Карта подбора состава цементного раствора

Строительные растворы. Подбор состава, приготовление и транспортирование растворов — ТехЛиб СПБ УВТ

Строительным раствором называют искусственный камен­ный материал, получаемый в результате твердения правильно подобранной смеси, состоящей из вяжущего, мелкого заполни­теля, воды и добавок. До начала затвердевания ее называют рас­творной смесью.

Строительные растворы классифицируют по плотности, виду вяжущего, составу и назначению.

По средней плотности различают растворы тяжелые плотностью более 1500 кг/м и легкие плотностью менее 1500 кг/м.

По виду вяжущего растворы бывают известковые, гипсо­вые, цементные и на основе смешанных вяжущих. В зависимо­сти от свойств вяжущего растворы подразделяют на воздушные, твердеющие в воздушно-сухих условиях (например, известко­вые, гипсовые), и гидравлические, начинающие твердеть на воз­духе и продолжающие твердеть в воде или во влажных условиях.

По степени готовности растворы делят на: сухие смеси и растворные смеси, готовые к применению.

По составу растворы делят на простые и сложные (смешан­ные). Растворы, приготовленные на одном вяжущем, заполните­ле и воде, называют простыми. Составы простых растворов обозначают двумя числами. Например, известковый раствор со­става 1 : 4 означает, что в растворе на одну часть извести прихо­дится четыре части заполнителя (песка). Растворы, приготовленные на нескольких вяжущих, заполнителе и воде, называют сложными или смешанными. Составы сложных растворов обо­значают тремя числами. Например, состав известково-цементного раствора 1:1:9 обозначает, что на одну часть извести в растворе приходится одна часть цемента и девять частей за­полнителя.

По назначению строительные растворы различают:

	кладоч­ные — для каменной кладки фундаментов, стен, столбов, сводов и др., Рис.1.Кирпичная кладка
	отделочные — для оштукатуривания стен, потолков, Рис.2. Штукатурка стен и потолка
	за­щитно-декоративные — для отделки наружных поверхностей зданий и сооружений, Рис.3. Фасадная штукатурка
	декоративные — для отделки внутри по­мещений;   Рис.4. Фактурная штукатурка
	монтажные — для заполнения и заделки швов между крупными элементами при монтаже зданий и сооружений из го­товых сборных конструкций и деталей; специальные — водоне­проницаемые, кислотостойкие, жаростойкие, акустические, теплоизоляционные, инъекционные, рентгенозащитные и перекачи­ваемые по трубопроводам.

 

В составе растворов нет крупного заполнителя, поэтому в сущности они представляют собой мелкозернистые бетоны. Общие закономерности, характеризующие свойства бетона в принципе применимы и к растворам. Однако при использовании растворов надо учитывать две особенности. Во-первых, их укла­дывают тонкими слоями (1…2 см), не применяя механического уплотнения. Во-вторых, растворы часто наносят на пористые основания (кирпич, бетон, легкие камни и блоки из пористых горных пород), способные сильно отсасывать воду. В результате этого изменяются свойства раствора, что необходимо учитывать при определении его состава.

Подбор состава, приготовление и транспортирование растворов

Составы растворных смесей выбирают или подбирают в за­висимости от назначения раствора, требуемой марки и подвиж­ности и условий производства работ. Подобранный состав рас­творных смесей должен иметь необходимую подвижность (без расслоения и водоотделения при укладке) при минимальном расходе вяжущего вещества и обеспечить получение требуемой прочности в затвердевшем состоянии.

Составы строительных растворов подбирают по таблицам и расчетным путем, в обоих случаях они уточняются эксперимен­тально применительно к конкретным материалам.

Расчетно-экспериментальный метод подбора состава раство­ра основан на выполнении предварительного расчета расхода составляющих (вяжущего, заполнителей, воды и добавок) на основе научно обоснованных и экспериментально проверенных зависимостей, приведенных ниже. Он применяется для подбора состава тяжелых кладочных и монтажных растворов.

Состав растворов марок 25…200 подбирают следующим об­разом.  Для получения заданной марки раствора в случае применения вяжущих, отличающихся маркой М_вф от приведенных в 5.8 (таблица 4) СП 82-101-98 Приготовление и применение растворов строительных, расход вяжущего на 1 м³ песка определяется по формуле

где Q_в — расход вяжущего с активностью по таблице 4 на 1 м³ песка, кг;

Q_вф — расход вяжущего с иной активностью;

R_вQ_в — принимается по таблице 4 для данной марки раствора.

Количество неорганических пластификаторов (известкового или глиняного теста) V_д на 1 м³ песка определяется по формуле

V_д = 0,17(1 — 0,002Q_в),

где V_д — неорганическая добавка на 1 м³ песка, м.

Расчету состава раствора должно предшествовать определе­ние активности (марки) и средней насыпной плотности цемента, зернового состава и модуля крупности песка, средней плотности неорганического пластификатора (извести или глины).

Приготовление растворов. Растворы выпускаются в виде готовых к применению или сухих смесей, затворяемых перед использованием водой.

Процесс приготовления растворной смеси состоит из дозиро­вания исходных материалов, загрузки их в барабан растворосмесителя и перемешивания до получения однородной массы в растворосмесителях периодического действия с принудительным перемешиванием. По конструкции различают растворосмесители с горизонтальным или вертикальным ло­пастным валом. Последние называются турбулентными смеси­телями.

Растворосмесители с горизонтальным лопастным валом вы­пускают вместимостью по готовому замесу 30; 65; 80; 250 и 900 л. Все эти смесители, за исключением последнего, — пере­движные. Вместимость по готовому замесу турбулентных сме­сителей, рабочим органом которых служат быстровращающиеся роторы — 65; 500 и 800 л.

Чтобы раствор обладал требуемыми свойствами, необходимо добиться однородности его состава. Для этого ограничивают минимальное время перемешивания. Средняя продолжитель­ность цикла перемешивания для тяжелых растворов должна быть не менее 3 мин. Легкие растворы перемешивают дольше. Для облегчения данного процесса известь и глину вводят в рас­твор в виде известкового или глиняного молока. Известковое тесто и комовую глину для смешанных растворов использовать нельзя, так как в этом случае практически невозможно добиться однородности растворной смеси.

Для приготовления цементных растворов с неорганическими пластификаторами в растворосмеситель заливают известковое (глиняное) молоко такой консистенции, чтобы не нужно было дополнительно заливать воду, а затем засыпают заполнитель и цемент. Органические пластификаторы сначала перемешивают в растворосмесителе с водой в течение 30…45 с, а затем загружа­ют остальные компоненты. Растворы, как правило, приготовляют на централизованных бетонорастворных заводах или растворных узлах, что обеспечи­вает получение продукции высокого качества. Зимой для получения растворов с положительной температу­рой составляющие раствора — песок и воду — подогревают до температуры не более 60 °С. Вяжущее подогревать нельзя.

Транспортирование. Растворные смеси с заводов перевозят автосамосвалами или специально оборудованным транспортом, исключающим потери цементного молока, загрязнение окру­жающей среды, увлажнение атмосферными осадками, снижение температуры. Дальность перевозки зависит от вида раствора, состояния дороги и температуры воздуха. Чтобы предохранить раствор от переохлаждения и замерзания зимой, кузова автома­шин утепляют или обогревают отработанными газами дви­гателя.

На стройках растворную смесь подают к месту использова­ния по трубам с помощью растворонасосов.

Сроки хранения растворных смесей зависят от вида вяжуще­го и ограничиваются сроками его схватывания. Известковые растворы сохраняют свои свойства долго (пока из них не испа­рится вода), а в высохший известковый раствор можно добавить воду и вторично его перемешать. Цементные растворы необхо­димо использовать в течение 2…4 ч; разбавление водой и по­вторное перемешивание схватившихся цементных растворов не допускается, так как это приводит к резкому снижению его ка­чества, т. е. падению марки раствора.

 

Растворы для кладки фундаментов и цоколей ниже гидроизоляционного слоя

Марка цемента	Тип грунта
	Маловлажный		Влажный	Насыщенный водой
	Цементно-известковый раствор М10 (цемент: известковое тесто: песок)	Цементно-глиняный раствор М25 (цемент: глиняное тесто: песок)	Цементно-известковый и цементно-глиняный раствор М25 (цемент: известь или глина: песок)	Цементный раствор М50 (цемент: песок)
50	1:0,1:2,5	1:0,1:2,5	—	—
100	1:0,5:5	1:0,5:5	1:0,1:2	—
150	1:1,2:9	1:1,7	1:03:3,5	—
200	1:1,7:12	1:1:8	1:0,5:5	1:2,5
250	1:1,7:12	1:1:9	1:0,7:5	1:3
300	1:2,1:15	1:1:11	1:0,7:8	1:6

Примечание: Составы растворов даны в объемных соотношениях. Песок принят средней крупности влажностью 2% и более. При употреблении сухого песка его дозировка уменьшается на 10%.

Цементный раствор готовится таким образом: сначала готовят сухую смесь, которую затем затворяют водой, и перемешивают. Сухие цементные растворы затворяют водой, перемешивают и используют в течение 1-1,5 часов. Воду тоже тщательно дозируют. От избытка воды получится более жидкий раствор, после высыхания он становится менее прочным, чем густой раствор такого же состава.

Цементно-известковый раствор готовят в пропорциях. Это так называемые сложные растворы, рассчитанные на работу в нормальных условиях. Поэтому для каменной кладки, располагающейся ниже уровня грунтовых вод, такие растворы применять не следует. Цементно-известковые растворы чаще всего применяют для внутренней кладки или для штукатурки подвальных помещений. Готовят его в такой последовательности.

Известковое тесто разводят до густоты молока и процеживают на чистом сите. Из цемента и песка готовят сухую смесь, затворяют ее известковым молоком и тщательно перемешивают до получения однородной массы. Добавление известкового молока повышает пластичность раствора и делает его более «теплым» (табл. 2, 3).

Состав раствора для надземной кладки с влажностью помещений менее 60%

Марка цемента	Марка раствора
	100	75	50	25
Цементно-известковые растворы
600	1:0,4:4,5	1:0,7:6	—	—
500	1:0,3:4	1:0,5:5	1:1:8	—
400	1:0,2:3	1:0,3:4		1:1,7:1,2
300	—	1:0,2:3	1:0,4:4,5	1:1,2:9
Цементно-глиняные растворы
600	1:0,4:4,5	1:0,7:6	—	—
500	1:0,4:4,5	1:0,7:6	1:1:3	—
400	1:0,2:3	1:0,3:4	1:0,7:6	1:1:11
300	—	1:0,2:3	1:0,4:4,5	1:1:9

Таблица 3. Состав раствора для надземной кладки с влажностью помещений более 60%

Марка цемента	Марка раствора
	100	75	50	25
Цементно-известковые растворы
600	1:0,4:4,5	1:0,7:6	—	—
500	1:0,3:4	1:0,5:5	1:0,7:8	—
400	1:0,2:3	1:0.3:4	1:0,7:6	—
300	—	1:0,2:3	1:0,4:4,5	1:0,7:9
Цементно-глиняные растворы
600	1:0.4:4,5	1:0,7:6	—	—
500	1:0,3:4	1:0,5:5	1:0,7:6	1:0,7:8,5
400	1:0,2:3	1:0,3:4	1:0,7:6	1:0,7:8,5
300	—	1:0,2:3	1:0,4:5	—
Цементные растворы
600	1:4,5	1:6	—	—
500	1:4	1:5	—	—
400	1:3	1:4	1:6	—
300	—	1:3	1:4,5	—

 Известковый раствор получают затворением известковым молоком чистого песка без включения цемента. Обычно это растворы низких марок и большей частью используются для внутренней штукатурки жилых помещений. Такие растворы отличаются удобоукладываемостью, хорошим сцеплением с кладочным материалом. Известковые растворы твердеют медленно и для ускорения этого процесса в раствор часто добавляют гипс. Особенно возрастает необходимость введения гипса при штукатурке потолков и откосов, где к скорости твердения раствора предъявляются повышенные требования.

Для получения глиняно-известкового раствора глину и известь смешивают, а затем заливают водой. Полученной смесью затворяют песок в необходимой пропорции. Такие растворы применяют в летних условиях для надземной кладки преимущественно в сухом климате при нормальной влажности воздуха помещений.

Составы цементноизвестковых, цементноглиняных и цементных растворов
Марка раствора	Составы в объемной дозировке растворов при марке вяжущего
	500	400	300	200	150
Составы цементноизвестковых и цементноглиняных растворов для надземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений до 60% и для фундаментов в маловлажных грунтах
300	1 : 0,15 : 2,1	1 : 0,07 : 1,8	—	—	—
200	1 : 0,2 : 3	1 : 0,1 : 2,5	—	—	—
150	1 : 0,3 : 4	1 : 0,2 : 3	1 : 0,1 : 2,5	—	—
100	1 : 0,5 : 5,5	1 : 0,4 : 4,5	1 : 0,2 : 3,5	—	—
75	1 : 0,8 : 7	1 : 0,5 : 5,5	1 : 0,3 : 4	1 : 0,1 : 2,5	—
50	—	1 : 0,9 : 8	1 : 0,6 : 6	1 : 0,3 : 4	—
25	—	—	1 : 1,4 : 10,5	1 : 0,8 : 7	1 : 0,3 : 4
10	—	—	—	—	1 : 1,2 : 9,5
Составы цементноизвестковых и цементноглиняных растворов для надземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений свыше 60% и для фундаментов во влажных грунтах
300	1 : 0,15 : 2,1	1 : 0,07 : 1,8	—	—	—
200	1 : 0,2 : 3	1 : 0,1 : 2,5	—	—	—
150	1 : 0,3 : 4	1 : 0,2 : 3	1 : 0,1 : 2,5	—	—
100	1 : 0,5 : 5,5	1 : 0,4 : 4,5	1 : 0,2 : 3,5	—	—
75	1 : 0,8 : 7	1 : 0,5 : 5,5	1 : 0,3 : 4	1 : 0,1 : 2,5	—
50	—	1 : 0,9 : 8	1 : 0,6 : 6	1 : 0,3 : 4	—
25	—	—	1 : 1 : 10,5 / 1 : 1 : 9*	1 : 0,8 : 7	1 : 0,3 : 4
10	—	—	—	—	1 : 1 : 9 / 1 : 0,8 : 7*
Составы цементных растворов для фундаментов и других конструкций, расположенных в насыщенных водой грунтах и ниже уровня грунтовых вод
300	1 : 0 : 2,1	1 : 0 : 1,8	—	—	—
200	1 : 0 : 3	1 : 0 : 2,5	—	—	—
150	1 : 0 : 4	1 : 0 : 3	1 : 0 : 2,5	—	—
100	1 : 0 : 5,5	1 : 0 : 4,5	1 : 0 : 3,0	—	—
75	1 : 0 : 6	1 : 0 : 5,5	1 : 0 : 4	1 : 0 : 2,5	—
50	—	—	1 : 0 : 6	1 : 0 : 4	—
* Над чертой — составы цементноизвестковых растворов, под чертой — цементноглиняных. Цемент : Известь (Глина) : Песок.     Песок принят по ГОСТ 8736 с естественной влажностью 3–7%

Выбор вяжущих при приготовлении растворов для каменных кладок
Условия эксплуатации конструкций	Вид вяжущего
1 Для надземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений до 60% и для фундаментов, возводимых в маловлажных грунтах	Портландцемент, пластифицированный и гидрофобный портландцементы, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент, цемент для растворов, известковошлаковое вяжущее
2 Для надземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений свыше 60% и для фундаментов, возводимых во влажных грунтах	Пуццолановый портландцемент, пластифицированный и гидрофобный портландцементы, шлакопортландцемент, портландцемент, цемент для растворов, известковошлаковые вяжущее
3 Для фундаментов при агрессивных сульфатных водах	Сульфатостойкие портландцементы, пуццолановый портландцемент

Ориентировочные расходы вяжущего на 1 м³ песка или на 1 м³ раствора
Вяжущие	Марка раствора Mр	Марка вяжущего Мв	Расход вяжущего, кг
			на 1 м³ песка	на 1 м³ раствора
ГОСТ 10178 ГОСТ 25328 ГОСТ 22266	300	500	460	510
		400	575	600
	200	500	360	410
		400	450	490
	150	500	280	330
		400	350	400
		300	470	510
	100	500	205	250
		400	255	300
		300	340	390
	75	500	160	195
		400	200	240
		300	270	310
		200	405	445
	50	400	140	175
		300	185	225
		200	280	325
	25	300	105	135
		200	155	190
	10	150	93	110
		100	140	165
		50	280	320
	4	50	120	145
		25	240	270
Расход вяжущих указан для смешанных цементно известковых и цементноглиняных растворов и песка в рыхлонасыпанном состоянии при естественной влажности 3–7%.

Растворы штукатурные и для крепления облицовочных плиток

Вид и состав раствора для подготовительных слоев наружных и внутренних штукатурок (обрызг и грунт)
Вид оштукатуриваемой поверхности	Вид и состав раствора
	цементного	цементно-известкового	известкового	известково-гипсового
Наружная штукатурка стен, цоколей, карнизов и т.п., подвергающихся систематическому увлажнению, а также внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха свыше 60%
Для обрызга
Каменные и бетонные	от 1 : 2,5 до 1 : 4	от 1 : 0,3 : 3 до 1 : 0,5 : 5	—	—
Для грунта
Каменные и бетонные	от 1 : 2 до 1 : 3	от 1 : 0,7 : 2,5 до 1 : 1,2 : 4>	—	—
Наружная штукатурка стен, не подверженных систематическому увлажнению, и внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха до 60%
Для обрызга
Каменные и бетонные. Деревянные и гипсовые	—	от 1 : 0,5 : 4 до 1 : 0,7 : 6	от 1 : 2,5 до 1 : 4	от 1 : 0,3 : 2 до 1 : 1 : 3
Для грунта
Каменные и бетонные. Деревянные и гипсовые	—	от 1 : 0,7 : 3 до 1 : 1 : 5	от 1 : 2 до 1 : 3	от 1 : 0,5 : 1,5 до 1 : 1,5 : 2

Вид и состав раствора для отделочного слоя (накрывки) наружных и внутренних штукатурок
Вид грунта оштукатуриваемых поверхностей	Вид и состав раствора
	цементного	цементно-известкового	известкового	известково-гипсового
Наружная штукатурка стен, цоколей, карнизов и т.п., подвергающихся систематическому увлажнению, а также внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха свыше 60%
Цементный и цементно-известковый	от 1 : 1 до 1 : 1.5	от 1 : 1 : 1,5 до 1 : 1,5 : 2	—	—
Наружная штукатурка стен, не подверженных систематическому увлажнению, и внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха до 60 %
Цементный и цементно-известковый	—	от 1 : 1 : 2 до 1 : 1,5 : 3	—	—
Известковый и известково-гипсовый	—	—	от 1 : 1 до 1 : 2	от 1 : 1 : 0 до 1 : 1,5 : 0
Вяжущее1 : Вяжущее2 : Песок.     Песок принят по ГОСТ 8736 с естественной влажностью 3–7%

 

 

Читать по теме:

К разделу

Строительные материалы

Расчет состава и пропорций строительных растворов

Информация по назначению калькулятора

Калькулятор строительного раствора предназначен для расчета пропорций и состава цементно-песчанных и цементно-керамзитовых растворов, подбора необходимой подвижности и расчета стоимости.

При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация

Строительство - сфера, в которой невозможно обойтись без цементного раствора. Прочность раствора зависит от того, какую марку цемента вы будете применять, от модуля крупности песка и соблюдении правил твердения. Строительный раствор необходимо использовать не позднее чем через 30 минут после изготовления.

Способ приготовления строительного раствора.

Песок и цемент на сухую смешивают в необходимых пропорциях, и постепенно порциями заливают водой, до получения нужной подвижности. При необходимости в воде изначально разводят расчетное количество пластификаторов. Во избежание налипания раствора на стенки бетоносмесителя, воду необходимо вливать именно в смесь малыми порциями.

Необходимая марка раствора зависит от марки используемых материалов. Например, при кирпичной кладке с маркой кирпича М100, необходимо замешать раствор такой же марки. Для приготовления раствора под основание фундамента можно использовать раствор меньшей прочности, чем марка прочности фундамента. Для расчета необходимой марки и подвижности, воспользуйтесь калькулятором подбора состава и пропорций строительного раствора.

Расчет состава строительных растворов производится в соответствии с СП82-101-98: "Приготовление и применение строительных растворов" и ГОСТ 28013—98: "Растворы строительные. Общие технические условия".

Для более комфортной работы с цементными растворами необходимо применять пластификаторы, либо для бытовых работ обычные моющие средства. Они помогают достичь пластичности раствора и упрощают процесс замешивания. Выбор пластификаторов достаточно большой, необходимо выбирать наиболее подходящий для ваших условий, например в холодное время нужно использовать пластификаторы с противоморозными добавками.

Для кладки кирпича и строительных блоков существуют «теплые» растворы, с добавлением теплосберегающих связующих, таких как пенополистирол, керамзитовый и перлитовый песок. Такие растворы препятствуют потере тепла через «мостики холода» и делают стену более монолитной по своим свойствам.

Важным параметром является подвижность раствора. Необходимо подбирать именно ту, которая соответствует виду работ. Примерная таблица подвижности строительных растворов:

• П1
– кладка бутовых камней методом вибрирования
• П2
– обычная кладка бутовых камней; Монтаж стен и расшивка швов в стенах из крупных панелей и блоков
• П3
– кладка пустотелых и полнотелых кирпичей, строительных блоков; заливка пустот бутовой кладки
• П4
– Штукатурные работы

Существуют 3 типа растворов, различающихся составом.

1. Известковые растворы
- Прочность их меньше чем у чистого цементного раствора, однако, они теплее и имеет большую пластичность. Для изготовления используется известковое тесто, молотую негашеную известь и песок.
2. Цементно-известковый раствор
- В него входит цемент и известковое тесто. Он очень пластичен и обладает высокой прочностью, может применяться практически для любого вида кладки.
3. Цементно-песчанный раствор
- В его основе цемент и песок. Такая смесь без пластификаторов достаточно жесткая, а также малоподвижная.

Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Если вы не нашли ответа на свой вопрос, вы можете связаться с нами по обратной связи.

Общие сведения по результатам расчетов

• Количество цемента
- Общее расчетное количество необходимого цемента на весь раствора.
• Количество воды
- Общее расчетное количество необходимой воды на весь объем. Внимание! Окончательное количество воды подбирается опытным путем, в зависимости от влажности песка.
• Количество заполнителей
- Общее количество песка (заполнителя) на весь объем в килограммах.
• Плотность раствора
- Плотность раствора в сыром состоянии.
• В/Ц
- Водоцементное соотношение.
• Пропорции
- Относительное соотношение компонентов раствора. Ц - часть цемента; П - часть песка; В – часть воды.
• Стоимость
- Стоимость каждого материала и общая на весь объем.

Онлайн калькулятор расчета и подбора состава бетона различных марок прочности.

Информация по назначению калькулятора

Онлайн калькулятор расчета и подбора составов тяжелых бетонов на цементном вяжущем с применением крупного и мелкого заполнителей. С учетом пластифицирующих добавок, метода уплотнения и подвижности бетонной смеси. Расчет примерный, и может отличаться от реального, в зависимости от применяемых материалов, их влажности и других характеристик. Для более точного определения пропорций необходимо производить пробный замес.

Для расчета пропорций на один замес в бетоносмесителе, необходимо указать количество бетона равное рабочему объему бетоносмесителя (60-70% от общего).

Краткое описание тяжелых бетонов

Железобетонные изделия для строительства изготавливаются не только на специализированных предприятиях, но и очень часто отливаются непосредственно на возводимом объекте. Без бетона не обходится ни одна стройка. Для создания надежной конструкции с заданными техническими характеристиками используют тяжелый бетон, который в соответствии со строительными нормами обладает объемной массой свыше 1 800 кг/м3.

Отличительные особенности тяжелого бетона

Производство строительных материалов осуществляется в двух категориях: легкие и тяжелые бетонные изделия. Они существенно отличаются по физико-технологическим характеристикам и соответственно по области применения:

• Легкие бетоны
- производятся на основе «легких» наполнителей, которые значительно снижают объемную массу и повышают теплоизоляционные свойства. К тому же чем легче бетон, тем он имеет большую пористость, а значит низкую гидравлическую сопротивляемость, поэтому изделия из легкого бетона применяются для внутренних неответственных конструкций без сильного динамического разрушающего воздействия.
• Тяжелые бетоны
- характеризуются высокой прочностью и малой пористостью, что гарантирует отменную стойкость к любым механическим и химическим воздействиям. Строительные материалы из тяжелого бетона применимы для особо ответственных конструкций с открытой (природной) эксплуатацией, в том числе для возведения фундаментов, стен, и заливки полов.

Характеристики тяжелого бетона

Расчет и подбор состава и пропорций тяжелых бетонов осуществляется с учетом требуемых характеристик (свойств):

• Прочность
– главный показатель способности железобетонных изделий выдерживать разрушающую нагрузку. Именно этот показатель указывает на область применения бетона в высотных зданиях, фундаментах или гидротехнических сооружениях. Показатель классифицируют от В3,5 до В60, что соответствует маркировке пределу прочности от М50 до М1000 (от 5 до 100 Мпа).
• Температурное расширение и огнестойкость тяжелого бетона
– показатель возможности использования строительных изделий в зонах температурного воздействия. Так, заливка пола из тяжелого бетона имеет коэффициент расширения не более 0,5 мм на погонный метр. Бетон способен выдерживать температуру до 500 градусов (выше происходит разрушение), а при температуре порядка 200 градусов теряется его прочность не более 30%.
• Пористость, водостойкость и морозостойкость
– смежные показатели, от суммы которых зависит эксплуатационная стойкость железобетонных изделий. Пористость тяжелого бетона не должна превышать 15%. Морозостойкость маркируется по способности выдерживать циклическое замораживание от F50 до F1000. Тяжелый бетон применяется при строительстве каналов и мостов, поэтому их водостойкость в пределах по маркировке W2 — W20 (цифра – показатель воздействия воды в кгс/см2).

Применение тяжелого бетона

Очень важно правильно проводить расчет и подбор состава и пропорций тяжелых бетонов, т.к. от этого зависит марка получаемого бетона и области его применения:

- Особо ответственные конструкции и гидросооружения должны возводиться из бетона марки не ниже М500.

- Ответственные сооружения, фундаменты и стены многоэтажек, плитные основания изготавливаются из бетона М250 – М350.

- Индивидуальное строительство может осуществляться бетонами М150 – М200.

- Неответственные бетонные изделия для дорожек, отмосток и элементов дорожного или ландшафтного дизайна могут отливаться прочностью М50 – М150.

Расчет состава тяжелых бетонов производится по методике в соответствии с ГОСТ 27006 - 86 (1989) "Бетоны. Правила подбора составов" и ГОСТ 7473 - 94 "Смеси бетонные. Технические условия".

Структурные особенности тяжелого бетона

Состав и пропорции используемых составляющих для тяжелого бетона напрямую влияет на его технологические и физические характеристики, поэтому расчет должен проводиться достаточно точным, что удобнее осуществлять на онлайн-калькуляторе. Для отливки качественных бетонных изделий с подходящими техническими характеристиками необходимо учитывать ряд особенностей изготовления тяжелого бетона:

• Заполнители используются обязательно двух типов: крупноформатные и мелкие.
Крупноформатные заполнители (щебень или гравий) обеспечивают прочность бетона, а мелкий - за счет уплотненного распределения повышает плотность и снижает пористость бетона. Заполнитель крупных форматов с угловатыми формами обеспечивает меньшую усадку отливки и эксплуатационную высокую динамическую прочность. Фракция мелкого заполнителя также влияет на характеристики бетонного изделия: чем мельче, тем плотность и водостойкость повышается. Стоит учесть, что от прочности крупноформатного заполнителя зависит и прочность самой бетонной отливки.
• Пластичность бетона или удобоукладываемость
– способность бетонной смеси полностью заполнить заливаемую форму с достаточным уплотнением для гарантирования расчетной его прочности. Пластичность маркируют от П1 (минимальная) до П5 (максимальная). Для заливки открытых площадок с применением уплотняющей (вибрационной) техники можно брать бетоны П1, но для сложных конструкций необходимо применять высоко пластичные бетонные растворы от П3 до П5.

Вода – важный расчетный ингредиент, добавление которого сверх нормы не допустимо.

Ошибочно думать, что добавлением воды можно повысить пластичность бетона без вреда его качеству, т.к. падает его однородность и прочность и увеличивается усадка. Для повышения пластичности бетона используют пластификаторы, которые улучшают способность перемещения наполнителей, что гарантирует качественное заполнение формы и легкий выход из отливки воздуха с равномерной структурой всего бетона. Профессиональное строительство обязательно использует пластификаторы.

Подвижность бетонной смеси

Подвижность бетонной смеси – важнейший показатель удобоукладываемости, который показывает возможность метода (ручного или с использованием механизмов) качественного заполнения формы бетонных конструкций различного применения:

• Ж2
– применима для массивных железобетонных конструкций и опорных площадок. Обязательно использование виброуплотняющей техники.
• Ж1
– бетонные смеси для возведения стеновых конструкций гражданского и промышленного назначения. Заполнение малых форм допустимо производить без механического уплотнения, но объемные изделия изготавливаются только с применением виброуплотнения.
• П1
– рекомендуется проводить отливку непосредственно на месте возведения элемента конструкции. Подвижность применима для изготовления тонкостенных изделий с армированием не более 1%. В частном строительстве отливаются плиты, опоры и балки малого сечения с ручным и механическим уплотнением.
• П2
– применяется для ответственных армированных (более 1%) конструкций: балки, элементы бункеров и мостов. Изготавливаемые детали обладают повышенной прочностью. В зависимости от формы используется ручное или механическое уплотнение.
• П3
– бетон с отличной заполняющей способностью, заливаемый в скользящие опалубки с армированием более 1%. Особо популярен как в частном строительстве, так и коммерческом. В отдельных случаях необходимо для качественного заполнения сложных форм применение вибратора.
• П4
– раствор легко заполняет любые формы опалубки без применения вибраторов, поэтому такой бетон очень популярен в частном строительстве: отливка фундаментов, стеновых и плитных конструкций. К тому же раствор с пластичность П4 идеально подходит для заполнения форм с густым армированием более 1%, при этом качество укладки обеспечивается простой штыковкой.

Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Если вы не нашли ответа на свой вопрос, вы можете связаться с нами по обратной связи.

Общие сведения по результатам расчетов

• Количество цемента
- Общее расчетное количество необходимого цемента на весь объем.
• Количество воды
- Общее расчетное количество необходимой воды на весь объем.
• Количество мелкого и крупного заполнителей
- Общее количество мелкого и крупного заполнителей на весь объем в килограммах.
• Плотность бетонной смеси
- Плотность бетонной смеси в сыром состоянии.
• В/Ц
- Водоцементное соотношение бетонной смеси.
• Пропорции
- Относительное соотношение компонентов бетонной смеси. Ц - часть цемента; П - часть мелкого заполнителя; Щ – часть крупного заполнителя; В – часть воды.
• Стоимость
- Стоимость каждого материала и общая на весь объем.

Раствор цемента пропорции для наиболее популярных составов + онлайн-калькуляторы

Нечто схожее с цементом люди научились использовать в строительстве еще в древние времена. Это были смеси извести с дроблеными старыми кирпичами или вулканическим пеплом – было замечено, что под действием воды такие составы начинают набирать прочность, и чем дальше – тем становятся тверже. Но все это были лишь «поиски вслепую», а настоящий переворот в сфере строительства произошел в XIX веке, после разработки технологии производства цемента и начала его массового использования.

Раствор цемента пропорции

Сегодня без цемента невозможно представить вообще никакое, наверное, строительство. Этот материал активно используется для изготовления готовых конструкций в заводских условиях, для замешивания бетонов, кладочных, отделочных растворов. Понятно, что для каждого случая применения существуют свои технологом приготовления рабочих составов, свои пропорции замешиваемых компонентов. Об этом и поговорим в настоящей публикации – раствор цемента пропорции для наиболее часто применяемых в индивидуальном строительстве составов.

Общие сведения о растворах на базе цемента

Начинающему строителю очень важно узнать «рецептуру» приготовления самых «ходовых» растворов. Ему ни в коем случае не стоит слушать псевдо-«опытных» советчиков, которые убеждают, что вполне можно делать всё и «на глаз», главное – не жалеть цемента.

С таким дилетантским подходом можно впасть сразу в несколько крайностей. Например, в итоге получится состав, эксплуатационные возможности которого останутся просто невостребованными. Излишек цемента – это совершенно ненужные траты, так как изо всех ингредиентов он – наиболее дорогой. И, наконец, превышение пропорции цемента по сравнению с другими составляющими раствора нередко дает и отрицательный эффект. В готовом бетоне, который представляет собой конгломерат различных по составу компонентов, все же должна достигаться определенная «гармония», иначе между ними не возникнет тех прочностных связей, которым славится этот материал.

Приготовление раствора с цементом просто «по наитию», или как говорят – «на глаз», запросто может привести к различным ненужным крайностям.

А что тогда делать? Как выбрать оптимальные пропорции для приготовления раствора того или иного предназначения?

Особо переживать по этому поводу – не следует. Существует специальный документ, в котором все вопросы, касающиеся приготовления строительных растворов и их использованию расписаны с дотошными подробностями. Речь идет о Своде Правил по проектированию и строительству СП 82-101-98. Название говорит само за себя «Приготовление и применение растворов строительных».

Приготовление и использование строительных растворов регламентируется вот этим документом.

Документ содержит массу информации, но большая ее часть предназначена все же для специалистов в области строительства, и новичкам, делающим первые шаги на этом поприще, она может быть и недостаточно понятна. Поэтому, оставляя в силе рекомендацию все же найти и тщательно изучить этот Свод Правил, свое изложение мы построим несколько иначе.

Чтобы не вдаваться особо в подробности, для начала будут рассмотрены общие таблицы пропорций растворов на цементной основе. Ну а затем – более подробно поговорим о нескольких «рецептах», наиболее ходовых в индивидуальном строительстве. Речь пойдет о бетоне для фундаментных работ, для заливки стяжки (в том числе – утепленной), для кладки стен из кирпича и для оштукатуривания таких стен.

Итак, любой строительный раствор состоит из связующего вещества и наполнителя.

• Раз у нас речь идет о цементных составах, то, понятно, в качестве связующего выступает именно цемент. А если точнее – в индивидуальном строительстве, как правило, применяются портландцементы на основе силикатов кальция – алитов. Цемент различается по маркам прочности, и чаще всего используется М400 (ПЦ400) или, пореже, М500 (ПЦ500).

«Четырехсотый» по праву считается оптимальным вариантом по совокупности оценочных критериев – доступности, стоимости, качеству, эксплуатационным показателям.

Наполнители могут быть разными. В большинстве бетонов, от которых ожидается высокая прочность, устойчивость к механическим нагрузкам, применяются минеральные заполнители – песок, щебень, гравий и т.п., вместе или отдельно (качается песка). Но в качестве наполнителя могут использоваться и другие материалы, прежде всего – утеплительные, чтобы облегчить заливаемую конструкцию и придать ей термоизоляционные качества. Речь идет о керамзите, вермикулите, перлите, вспененном гранулированном полистироле или пеностекле и т.п. А для повышения устойчивости к механическим нагрузкам и к трещинообразованию в бетон могут добавляться армирующие волокна, например, полипропиленовая, металлическая, стекловолоконная или асбестовая фибра.

Замешивание бетона с добавлением в него полипропиленовой фибры

Запуск необходимой реакции гидратации с образованием и созреванием цементного камня происходит вследствие затворения смеси ингредиентов обычной чистой водой (это касается именно портландцементов, так как другие разновидности могут требовать иного жидкого наполнения). Количество воды не может быть произвольным – должно обеспечиваться оптимальное водоцементное соотношение.

Для тех, кто, может быть, не в курсе – количество добавляемой в цементный раствор воды тоже подчиняется определённым правилам.

Помимо воды, в раствор на стадии его подготовки могут добавляться специальные присадки, повышающие пластичность смеси, улучшающее его адгезионные способности, ускоряющие процесс схватывания и набора первичной прочности. Интересно, что в качестве одной из таких пластифицирующих добавок у самодеятельных строителей часто рассматриваются жидкие моющие средства. Но вот  действительно ли они способны помочь в этом вопрос, если уметь правильно ими применить, или же их использование имеет и негативную сторону — вопрос спорный.

Кстати, отличным пластификатором цементного раствора становится гашеная известь, если она добавляется в разумных, установленных  правилами пропорциях.

Бетоны и растворы, получаемые на базе цемента, могут после полного созревания иметь различную марочную прочность, обозначаемую литером «М» и каким-то числом от 10 и выше. этот показатель – значение допустимой нагрузки, выраженной в кгс/см².

Нередко в последнее время стали встречаться обозначения не по марке прочности, а по классу.

Класс обозначается литером «В» и числом. Это число – тоже допустимая нагрузка, но только, во-первых, выраженная в мегапаскалях. А во-вторых — это не усреднённое значение, как у марки, а гарантированная прочность, не менее, чем для 95% случаев.

Параметры схожие, но все же имеющие отличия. Чтобы увидеть взаимосвязь между ними, можно воспользоваться такой таблицей:

Класс раствора	Марка раствора
В 3,5	М 50
В 5	М 75
В 7,5	М 100
В 10	М 150
В 12,5	М 150
В 15	М 200
В 20	М 250
В 22,5	М 300
В 25	М 350
В 27,5	М 350
В 30	М 400
В 35	М 450
В 40	М 550
В 45	М 600
В 50	М 700
В 55	М 750
В 60	М 800
В 65	М 900
В 70	М 900
В 75	М 1000
В 80	М 1000

Из одних и тех же исходных компонентов можно получить растворы разных марок – все дело в пропорциях замеса. Вот эти пропорции мы и будем рассматривать дальше для наиболее востребованных типов бетонов и строительных растворов.

Пропорции некоторых бетонов и строительных растворов на базе цемента

Бетон для заливки монолитных фундаментов

Монолитные бетонные фундаменты по праву называют универсальными. Они способны становиться надежным основанием практически для любых построек и в самых разных, даже весьма неблагоприятных условиях.

К числу таких фундаментов относят ленточный и плитный. Но применение бетона вовсе не ограничивается только этими разновидностями. Без него никак не обойтись при бетонировании опор столбчатого фундамента, для закрепления, заполнения или даже полной отливки свай, для создания железобетонной обвязки – ростверка по установленному свайному полю и т.п.

Ингредиентами бетона для заливки фундаментов являются:

• Цемент — здесь и далее в статье в основном будет подробно рассматриваться изготовление растворов на базе цемента марки ПЦ400. При указании пропорций принимается в расчет свежий, не слежавшийся цемент с насыпной плотностью примерно 1300 кг/м³.
• Песок – обычный строительный, с фракцией от 1,5 до 3 мм, максимально очищенный от органический и глиняных загрязнений, в идеале – просеянный. Важна невысокая, до 10% (а по ГОСТ – вообще до 7%) влажность песка. Прежде всего, она влияет на его насыпную плотность – мокрый песок тяжелее. Но не это даже главное, так как дозировка песка чаще осуществляется объёмными единицами. Важно то, что избыточная влага в песке способна изменить оптимальное водоцементное соотношение бетона, с потерей им определенных качеств.

Указанные пропорции песка подразумевают использование материала с влажностью не более 10% (это максимум!)

Кстати, влажность песка более 10% начинает сказываться уже и на его объеме, то есть допустить серьезную ошибку при дозировке замеса – еще проще.

• Обязательным наполнителем в таких бетонах становится щебень. В растворах, изготавливаемых и заливаемых самостоятельно удобнее применять щебенку фракцией до 20÷25 мм — качество не снизится, а замешивать и распределять бетон станет значительно легче.

Гранитный щебень с фракцией 5÷20 мм — отличный материал для самостоятельной заливки фундамента.

Щебень также не должен иметь значительных загрязнений и инородных примесей. Примерная насыпная плотность этого компонента – 1600 кг/м³.

Вместо щебня может быть использован гравий такой же фракции.

• Казалось бы, что можно добавить по воде? А между тем к ней тоже предъявляются некоторые требования и главное – чистота. Не до пищевой стадии чистоты, конечно, но во всяком случае без мусора, ила, тины. Совершенно недопустимы загрязнения воды горюче-смазочными или лакокрасочными материалами.

В таблицах ниже показаны пропорции замешивания бетонов разных марок из цемента ПЦ400 и ПЦ500

Таблица пропорций бетонов для фундамента на базе цемента ПЦ400

Планируемая марка по прочности (класс) бетона	Пропорции ингредиентов по массе (цемент : песок : щебень)	Пропорции ингредиентов по объему (цемент : песок : щебень)	Объемное соотношение готового бетона к затраченному цементу
М100 (В7,5)	1 : 4.6 : 7.0	10 : 41 : 61	7.8
М150 (В10÷В12,5)	1 : 3.5 : 5.7	10 : 32 : 50	6.4
М200 (В15)	1 : 2.8 : 4.8	10 : 25 : 42	5.4
М250 (В20)	1 : 2.1 : 3.9	10 : 19 : 34	4.3
М300 (В22,5)	1 : 1.9 : 3,7	10 : 17 : 32	4.1
М400 (В30)	1 : 1.2 : 2.7	10 : 11 : 24	3.1

Таблица пропорций бетонов для фундамента на базе цемента ПЦ500

Планируемая марка по прочности (класс) бетона	Пропорции ингредиентов по массе (цемент : песок : щебень)	Пропорции ингредиентов по объему (цемент : песок : щебень)	Объемное соотношение готового бетона к затрченному цементу
М100 (В7,5)	1 : 5.8 : 8.1	10 : 53 : 71	9.0
М150 (В10÷В12,5)	1 : 4.5 : 6.6	10 : 40 : 58	7.3
М200 (В15)	1 : 23.5 : 5.6	10 : 32 : 49	6.2
М250 (В20)	1 : 2.6 : 4.5	10 : 24 : 39	5.0
М300 (В22,5)	1 : 2.4 : 4.3	10 : 22 : 37	4.7
М400 (В30)	1 : 1.6 : 3.2	10 : 14 : 28	3.6

Теперь – какой же бетон выбрать для фундамента?

Предложение, проверенное практикой, будет такое – если фундамент возводится для одноэтажного легкого дома (например, каркасного, из бруса или бревна, из газобетона и подобных материалов), для любых хозяйственных построек, гаража, беседки и т.п., то вполне будет достаточно марочной прочности М200 (класс В15).

А марку бетона М300 (класс В22.5) можно вообще назвать универсальной – в сфере индивидуального строительства для таких фундаментов ограничений, пожалуй, и не найдешь.

Чтобы узнать, сколько бетона потребуется для заливки фундамента, для начала придется просчитать объем плиты или ленты. Для человека, знакомого с азами геометрии, это не должно представлять особого труда:

• Для плитного фундамента – площадь этой плиты (м²) в плане умножается на ее толщину (м). Площадь плиты, если даже она какой-то сложной формы, определить тоже не особо трудно. Если же все равно есть заминки в этом вопросе – мы поможем…

Расчет площади даже сложной фигуры – это просто!

К вычислению площадей при проведении строительства или ремонта приходится прибегать часто. Причем некоторые вариации форм способны поставить в тупик человека, далекого от математики. В этом случае отличным подспорьем для него станет публикация нашего портала, специально посвященная расчету площадей.

• Для ленточного фундамента объем просчитывается произведением длины ленты на ее высоту (от подошвы до верхнего торца) и толщину. Все величины – в метрах. При этом следует проявлять известную сообразительность – некоторые участки ленты, например, внутренние перемычки под капитальные перегородки, могут отличаться глубиной залегания и (или) толщиной. Значит, они просчитываются отдельно, а затем результаты суммируются.

Не забываем, что, как правило, при расчетах количества строительных материалов закладывается определенный запас, порядка 10 %.

Итак, если есть значение требуемого объема бетона для заливки фундамента, но его планируется готовить самостоятельно, можно брать таблицу и садится за расчет количества материалов. А еще проще – воспользоваться нашим онлайн-калькулятором.

Калькулятор расчета пропорций бетона для заливки фундамента

Перейти к расчётам

Пояснения к калькулятору

Особых пояснений, наверное, и не нужно. Но, тем не менее…

• При указании общего объема единицы измерения – кубометры. При указании значения для разделения десятичной дроби применяется только точка — с запятой ввод значений невозможен.
• Оба расчёта, М200 и М300, даны для использования цемента марки ПЦ400.
• Если в распоряжении хозяев имеется бетономешалка, то несложно просчитать количество ингредиентов для разового замеса. Для этого в поле просто указывается рабочий объем бетономешалки, тоже в кубометрах. Бывает, что хозяин привык оперировать ведрами – для таких подсказка: одно ведро на 10 литров – это 0,01 м³. то есть, например, если известно, что бункер бетономешалки рассчитан, скажем, на 12 ведер, то это соответствует объему 0,12 м³.

Результаты вычислений показываются в массовом выражении и в объемном. При этом объемы могут показываться в кубометрах (например, для заказа нужного количества материалов), в литрах и в ведрах, как наиболее наглядной и удобной «мерке» при, например, загрузке бетономешалки. Цемент, помимо прочего, показан еще и количеством стандартных 50-килограммовых мешков.

Бетоны (растворы) для заливки стяжки пола

Здесь разговор уже пойдет значительно быстрее, хотя бы потому, что не придется вновь представлять основные исходные материалы.

По идее, бетон, используемый для внешних работ, вполне может подойти и для стяжки в помещении. Однако, есть нюанс. Дело в том, что заливка на отдельных участках нередко предполагается весьма тонким слоем, порядка 20-30 мм. Кроме того, поверхность стяжки довольно часто выводится чуть и не до идеальной гладкости – этим самым стремятся получить готово основание для финишного напольного покрытия. И если наполнитель бетона будет содержать крупные фрагменты, то не исключено, что при выравнивании придется столкнуться с множеством проблем. А если стяжкой закрывается «теплый пол, то острые края щебня могут повредить трубы или кабели системы подогрева.

Поэтому оптимальным решением будет отказаться вовсе от крупного минерального наполнителя (щебня или гравия), ограничившись лишь цементно-песчаной смесью.

Представленный ниже калькулятор предполагает именно такой подход к заливке стяжки. В основу взято соотношение цемента (ПЦ400) и песка, как 1:3. Это должно дать марочную прочность не хуже М150 – вполне надежно для любого пола даже с высокой нагрузкой, но вместе с тем – без ненужных излишеств.

По большому счету, это уже не считается вполне бетоном – скорее относится к строительным растворам. Но не будем придираться к формулировкам…

Естественно, речь идет о жилых помещениях. Полы в хозяйственных постройках или, скажем, в гараже могут заливаться и обычным бетоном с крупнофракционным заполнителем. То есть – примерно тем же, что идет на заливку фундаментов.

Калькулятор расчета пропорций бетона (раствора) для заливки стяжки

Несколько пояснений по расчету

Для получения искомых результатов пользователю предлагается указать несколько исходных значений:

• Площадь пола, на котором предполагается заливка стяжки.
• Стяжкой часто нивелируют перепады высоты основания пола. Если такой перепад имеется – указывается его максимальное значение, полученное при отбивке нулевого уровня. Программа учтет дополнительное количество бетона для этих целей.
• Наконец, указывается и минимальная толщина стяжки, то есть какой она будет в самой высокой точке помещения.
• Далее, будет предложено выбрать рекомендуемый запас, как это принято в строительстве.
• Указание объёма имеющейся бетономешалки (или иной емкости, в которой будет проводиться приготовление бетона), даст на выходе несколько полезных значений.

После этого нажатием на соответствующую клавишу запускается калькулятор. Он практически мгновенно выдает целую череду рассчитанных параметров:

— Расчет для начала предполагает определение общего объема бетона, с учетом указанного резерва. Для тех, кто собирается заказывать доставку готового раствора – этого будет достаточно.

— Далее, последовательно показывается общее количество ингредиентов (цемента и песка), необходимое для получения рассчитанного объема бетона. Для удобства (например, чтобы проще было заказать требуемую партию) эти количества переведены в объемные и весовые эквиваленты, в количество стандартных фасовочных мешков и т.п.

— Если был точно указан объем бетономешалки, то будет рассчитано количество замесов для получения требуемого объёма пескобетона.

— Ну а далее, подсчитывается количество ингредиентов для выполнения одного замеса. При этом, учитывая то, что наиболее удобным «мерилом» на строительной площадке является ведро, количество цемента, песка и воды переведено и в эту «единицу измерения».

Водоцементное соотношение принято 0,5 по массе цемента. Показатель ориентировочный, так как может внести свои коррективы высокая влажность строительного песка. Тем не менее, его следует придерживаться.

Добавка суперпластификатора С-3 при проведении замеса значительно улучшает качество пескоцементного раствора

В процессе подготовки раствора в него часто добавляют пластификатор. Калькулятор подсчитывает и рекомендуемое количество этого компонента. Результат ориентирован на стандартный суперпластификатор С-3.

Насчет бытовых моющих средств, которые многие советуют использовать – конкретных рекомендаций у автора нет. Это – на «страх и риск» пользователя. Тем более, что в интернете немало информации о том что вот такие смелые эксперименты с моющими средствами может и придают раствору пластичность на стадии укладки, но это затем сказывается на немалой потере прочности. Судите сами – верить этому или нет…

Видео: Стоит ли использовать «самопальные» присадки в бетон с использованием моющих средств?

*  *  *  *  *  *  *

Как уже упоминалось выше, стяжке могут придаваться и термоизоляционные качества. Например, когда в качестве наполнителя применяются вспененные гранулы полистирола. Такой раствор чаще всего называют полистиролбетоном.

Приготовление полистиролбетона изобилует собственными нюансами, касающимися не только перечня ингредиентов и пропорций (а они должны там очень жестко соблюдаться), но и технологии замешивания раствора. Дело в том, что обычная бетономешалка в этом вопросе – не помощник, требуется принудительное перемешивание.

Подробно на этих нюансах останавливаться здесь не станем – информации о приготовлении полистиролбетона на нашем портале уже достаточно.

Как самостоятельно приготовить полистиролбетон?

Для начала следует ознакомиться с очень важными особенностями приготовления рабочего раствора. Ну а затем – определить количество необходимых ингредиентов – цемента, полистирольных вспененных гранул, воды и присадки СДО (смолы древесной омыленной). В этом поможет предлагаемый нашим порталом калькулятор расчета пропорций приготовления полистиролбетона.

Растворы для штукатурных и кладочных работ

Естественно, цемент очень широко используется при приготовлении растворов для кладочных работ и для оштукатуривания поверхностей. Эти растворы могут быть простыми – когда в качестве связующего используется только цемент, или сложными (составными) когда цемент выступает в «дуэте» с другими связующими. Чаще всего это известь, реже (обычно в специфичных условиях) используется глина.

Тем же Сводом Правил, о котором уже велась речь выше, установлены оптимальные пропорции приготовления строительных растворов различных марок прочности. То есть – придумывать ничего не надо.

Выдержка из такой таблицы показана ниже:

Марка раствора	На базе ПЦ500	На базе ПЦ400	На базе ПЦ300
Цементно-известковые и цементно-глиняные растворы для строительства и отделки надземных участков здания, при относительной влажности воздуха в помещениях не более 60%, а также для фундаментов в сухих грунтах (цемент, известь, песок)
М300	1:0,15:2,1	1:0,07:1,8	-
М200	1:0,2:3	1:0,1:2,5	-
М150	1:0,3:4	1:0,2:3	1:0,1:2,5
М100	1:0,5:5,5	1:0,4:4,5	1:0,2:3,5
М75	1:0,8:7	1:0,5:5,5	1:0,3:4
М50	-	1:0,9:8	1:0,6:6
М25	-	-	1:1,4:10,5
Цементно-известковые и цементно-глиняные растворы для строительства и отделки надземных участков здания, при относительной влажности воздуха в помещениях свыше 60%, а также для фундаментов во влажных грунтах
М300	1:0,15:2,1	1:0,07:1,8	-
М200	1:0,2:3	1:0,1:2,5	-
М150	1:0,3:4	1:0,2:3	1:0,1:2,5
М100	1:0,5:5,5	1:0,4:4,5	1:0,2:3,5
М75	1:0,8:7	1:0,5:5,5	1:0,3:4
М50	-	1:0,9:8	1:0,6:6
М25	-	-	1:1:10,5/1:1:9 (в числителе – с известью, в знаменателе – с глиной)
Цементные растворы для кладки и оштукатуривания фундаментов и других конструкций, расположенных в насыщенных водой грунтах или ниже уровня грунтовых вод
М300	1:0:2,1	1:0:1,8	-
М200	1:0:3	1:0:2,5	-
М150	1:0:4	1:0:3	1:0:2,5
М100	1:0:5,5	1:0:4,5	1:0:3,0
М75	1:0:6	1:0:5,5	1:0:4
М50	-	-	1:0:6

Как можно увидеть, практически все растворы, предназначенные для использования на надземных конструкциях, рекомендуется делать сложными, цементно-известковыми. На прочности состава это никак негативно не сказывается – наоборот, застывший раствор приобретает большую устойчивость к кислотной и щелочной среде. А при работе с такими составами очень важна повышающаяся за счет добавки извести пластичность раствора, повышенные показатели адгезии, что приобретает особое значение при оштукатуривании стен или потолков.

Пропорции для цемента и песка – понятны. А вот для извести они касаются ее состояния в виде известкового теста, получаемого после гашения и последующего сцеживания известкового молочка.

Известковое тесто в заводской расфасовке. Но можно изготовить и самостоятельно – гашением извести с последующим отцеживанием жидкости.

Как видно, растворы могут достигать весьма высоких марок прочности. Но для штукатурных и кладочных работ это не особо нужно. Золотой серединой для таких сфер применения считается цементно-известковый раствор М75.

Рассчитать пропорции приготовления этого раствора для выполнения штукатурных работ поможет наш онлайн-калькулятор.

Калькулятор расчета пропорций приготовления штукатурного раствора М75

Перейти к расчётам

Пояснения по проведению расчетов

• Штукатурный раствор обычно готовят на определенную площадь стен. Поэтому-то площадь в этом калькуляторе как раз и выступает в качестве ключевого критерия оценки необходимого объема смеси.

То есть заранее можно рассчитать, какое количество материалов потребуется для полного оштукатуривания стен – просто для их приобретения и доставки к месту выполнения работ. Для этого в калькуляторе указывается вся суммарная площадь, которую предстоит отделать. А затем, в зависимости от степени опытности мастеров, можно готовить раствор для какой-то ограниченной площади, скажем на 5 «квадратов». С тем расчетом, чтобы состав был гарантированно полностью выработан в течение часа – полутора, до начала его схватывания.

• В параметрах штукатурного слоя в первую очередь указывается его минимальная толщина. Это толщина на тех участках, что менее всего требуют корректировки до задаваемой плоскости. Тоньше слой не может быть нигде.
• В идеале, если базовая стена ровная, то слой одинаков по все плоскости. Но на деле стена очень часто имеет перекосы, которые приходится выравнивать именно в процессе оштукатуривания. Это промеряется и определяется на стадии выставления штукатурных маяков. Естественно, чем кривее стена, тем больше потребуется раствора для ее приведения к нужной плоскости. Калькулятор учтет это обстоятельство, если указать в соответствующем поле максимальный перепад уровня, в миллиметрах. Чтобы не было разночтений, уточним еще раз – это разница между минимальным слоем штукатурки и максимальным — на самых искривленных участках стены.
• Даже у самого опытного мастера при оштукатуривании не обходится без отходов – часть раствора при наброске неминуемо падает на пол, и к дальнейшему использованию обычно считается нежелательной. То есть запас нужен безо всяких разговоров. В калькуляторе уже учтены дополнительные 10% к рассчитанным объемам.

Результат будет получен после нажатия на соответствующую клавишу. Показывается количество всех ингредиентов (цемента, песка, известкового тест и воды) в весовом и объемном исчислении. Опять, с приведением к наиболее удобным на стройках меркам – литрам и ведрам.

Перерасчет на бетономешалку в этом калькуляторе не сделан. По причине, о которой уже говорилось – удобнее, наверное, будет отталкиваться от какой-то выбранной площади участка.

*  *  *  *  *  *  *

Цементно-известковый раствор М75 –это и отличный состав для выполнения кирпичной кладки. Ничего дополнительно придумывать не нужно – пропорции в точности такие же. А единообразие раствора кладочного и штукатурного – вообще отличное сочетание, ввиду их идеальной адаптации между собой.

При расчетах кладочного раствора, правда, практикуется совершенно иной расчёт требуемого объема. Он в данном случае зависит от размерных параметров используемого кирпича и от выбранной схемы кладки – «в полкипича», «в кирпич», «в полтора…» и т.д. То есть приведенный выше калькулятор – не подойдет.

Не беда, на страницах нашего портала есть решение и для такого случая.

Сколько раствора потребуется для выполнения кирпичной кладки?

Казалось бы – банальный вопрос, мешай себе, пока стену не закончишь…Нет, с таким подходом не будет ни экономии, ни качества! Все можно и нужно рассчитать в соответствии с имеющимися правилами. В этом поможет калькулятор расчета объема и пропорций кладочного раствора – к нему ведет указанная ссылка.

*  *  *  *  *  *  *

Итак, было рассмотрено несколько наиболее популярных в индивидуальном строительстве бетонов и растворов на базе цемента. Надеемся, что полученная информация окажется полезной для начинающих мастеров.

Вес, объем и пропорции цемента для изготовления строительных растворов

При замешивании цементного раствора неудобно пользоваться рецептурой ГОСТ, где компоненты указаны в долевом соотношении друг к другу. Удобнее использовать привычные меры: мешки или килограммы. Тогда рецепт раствора становится простым и понятным и, смешав все компоненты можно получить материал с заданными техническими характеристиками.

Сколько кг цемента в одном мешке или кубическом метре? Какой объем занимает 1 мешок сухого цемента? Эти вопросы актуальны при расчете стройматериалов, при выборе, т. к. фасовка бывает разной, а также при подборе транспорта для доставки. Каждая марка сухого цемента имеет свой вес, а значит и соотношение компонентов при замешивании цементно-песчаного раствора будет разным.

От чего зависит вес цемента?

Удельный вес строительного материала по СНиП II-3-79 — это физическая величина, показывающая отношение веса материала к объему, которое он занимает. Сухой цемент занимает значительно меньше места, чем цементный раствор, поэтому из одного килограмма цементного вяжущего получится несколько кг цементно-песчаной смеси.

Удельный вес цемента зависит от многих факторов:

• марки и состава;
• степени помола компонентов;
• способа производства;
• длительности хранения.

Вес свежего цементного порошка (при условии соблюдения температурного и влажностного режима хранения) составляет 1200 кг/м3. Это минимальный показатель, обусловленный тем, что частицы свежепомолотого материала имеют положительный и отрицательные электрические заряды. За счет разности зарядов частицы отталкиваются друг от друга, плотность порошка уменьшается, а значит, снижаются весовые показатели.

В дальнейшем цементный порошок фасуется, транспортируется, хранится. Электрические заряды исчезают, уходит вовлеченный при производстве воздух и плотность материала повышается. Строители говорят: цемент слёживается. В среднем вес одного кубометра вяжущего через полгода после выпуска при правильном хранении составляет 1550 кг.

При нарушении условий хранения материал может впитывать влагу, что приводит к повышению плотности и соответственно веса. Чем мельче помол порошка, тем больше воды он впитывает и тем больше его масса. Учитывая, что мелкий помол имеют высокие марки цемента, то чем выше марка, тем требовательнее материал к условиям хранения. В зависимости от марки один кубический метр (м3) цемента может давать разницу при взвешивании до 400 кг/м3. Именно поэтому при приготовлении раствора учитывается не только вес, но и марка. Например, для марки М200 соотношение цемент/песок будет 1 к 3, а при использовании марки М400 — 1 к 2,2.

При грубых расчетах строители используют средний показатель — 1300 кг/м3. Исходя из этого, можно рассчитать, что стандартный мешок на 50 кг содержит примерно 0.04 м3 сухого вяжущего. Параметр имеет решающее значение при заказе транспорта для доставки стройматериалов, т. к. вместимость машины или объем багажника всегда считается в м3 или литрах.

Пропорции цементных растворов

Вес мешка с цементом указан на таре, а вот о плотности производители умалчивают. При этом плотность порошка может изменяться даже в пределах одной марки до 50% в зависимости от условий и продолжительности хранения. Для приготовления цементно-песчаного раствора или бетонной смеси нужно научиться одну величину переводить в другую.

Для замешивания бетона на основе портландцемента М500 пропорция компонентов по ГОСТ 27006-2019 будет такой:

• 1 часть вяжущего;
• 2 части мелкого наполнителя;
• 4 части крупного заполнителя.

Из рецептурного соотношения легко определить объем каждого компонента. Для этого нужно общий объем раствора разделить на количество частей. Например, если нужен 1 м3 смеси, то одна часть — это 1/7 = 0,142 м3. То есть 1 часть любого из компонентов равна этому показателю. Учитывая, что плотность цемента 1300 кг/м3 рецептура в привычных килограммах будет выглядеть следующим образом:

• 184 кг вяжущего или 3,68 мешка по 50 кг;
• 213 кг мелкого наполнителя;
• 197 кг крупного заполнителя (гравия).

Если используется другой крупный заполнитель, то вес последнего компонента будет отличаться: гранит — 192 кг, известняк — 183 кг, бут — 213 кг, базальт — 241 кг.

Для расчета количества мешков цемента нужно полученный вес разделить на количество килограммов в мешке. Например, для замешивания 1 кубометра бетона потребуется 4 мешка по 50 кг или 8 мешков по 25 кг.

Где взять рецепты бетонных смесей и ЦПС для составления пропорции компонентов и расчета? Рецептура для каждого типа раствора рассчитывается индивидуально, но обязательно с учетом ГОСТ 27006-2019. Рецепт должен быть таким, чтобы обеспечить приготовление раствора с заданными техническими характеристиками.

Основные виды растворов готовят по такой рецептуре с соотношением цемент/песок/щебень:

1. Бетон М100 — 1/4,5/7 на портландцементе М400 или 1/5.8/8 на портландцементе М500.
2. Бетон М250 — 1/2/4 на портландцементе М400 или 1/2,5/4,5 на портландцементе М500.
3. Бетон М400 — 1/2,3/7 на портландцементе М400 или 1/1,5/3,2 на портландцементе М500.

Эту рецептуру можно использовать для производства товарного бетона, применяемого при строительстве домов, заливки фундаментов и чаш бассейнов, тротуарных дорожек, изготовления бордюрного камня, буронабивных свай.

Сколько весит 1 куб готового раствора?

Вес одного кубометра готового строительного раствора имеет значение при его транспортировке или подачи на высоту, когда подбирается грузоподъемность автомобиля или производительность бетононасоса. Вес жидкого бетона и цементно-песчаного раствора зависит от плотности компонентов, входящих в его состав и пропорции, в которой они использовались. При использовании тяжелых крупных заполнителей, таких как гранит, базальт, магнетит вес 1 м3 бетонной смеси может в 2-3 раз отличаться от массы раствора, замешанного на гравии.

Средний вес 1 кубического метра бетонной смеси по ГОСТ 7473-2010, замешанного на гранитном заполнителе, в зависимости от марки и класса прочности будет следующим:

• М100 (В7.5) — 2494 кг;
• М200 (В15) — 2432 кг;
• М250 (В20) — 2348 кг;
• М300 (В22,5) — 2389 кг;
• М350 (В25) — 2502 кг;
• М400 (В30) — 2376 кг;
• М500 (В40) — 2980 кг.

Вес 1 м3 бетонного раствора, замешанного на других заполнителях по СНиП II-3-79:

• железобетон — 2500 кг;
• туфобетон — 1200...1400 кг;
• пемзобетон — 800...1600 кг;
• на вулканическом шлаке — 800...1600 кг;
• керамзитопенобетон — 500...1800 кг;
• шунгизитобетон — 100...1400 кг;
• перлитобетон — 600...1200 кг;
• термозитобетон — 1000...1800 кг;
• на доменных гранулированных шлаках — 1200 кг;
• вермикулитобетон — 800...1000 кг;
• газо-, пенобетон, пеносиликат — 300...1100 кг.

Вес 1 куба строительных растворов по СНиП II-3-79 составляет:

• цементно-песчаный (ЦПС) — 1800 кг;
• цементно-песчано-известковый — 1700 кг;
• известково-песчаный — 1600 кг;
• цементно-шлаковый — 1400 кг;
• гипсовый — 1000 кг.

Расчет цемента для транспортировки

При транспортировке мешков цемента или насыпного порошка важно знать, сколько материала поместиться в той или иной машине. Например, для перевозки 10 м3 цемента потребуется два КАМАЗа грузоподъемностью 7 тонн или один 15-тонник.

Не менее важное значение имеет транспортировка материалов непосредственно на стройплощадке. При отсутствии бетононасоса материалы для замешивания раствора подаются, как правило, ведрами. Один кубический метр сухого цемента — это 84 10-литровых ведра или 50 20-литровые бадьи.

Для расчета того, сколько мешков можно привести в багажнике легкового автомобиля, нужно знать объем 1 мешка и вместимость багажника. Удельная плотность сухого цементного порошка — это вес 1 м3 материала. Средний показатель плотности составляет 1300 кг/м3. Для определения объема цемента в 50-киллограмовом мешке нужно решить пропорцию:

1300 кг/м3 — 100%

50 кг — Х%, отсюда Х = 3,85%. Именно такой процент от 1 кубометра содержится в мешке. Берем полученный процент от кубометра и получаем величину в привычных кубометрах — 0,0385 м3 или 38,5 литров. Зная объем багажника машины, можно рассчитать, сколько мешков туда теоретически можно загрузить. Именно теоретически, т. к. в реальных условиях нужно учитывать грузоподъемность автомобиля и способ укладки мешков с цементом.

Фасовка цемента

Производители фасуют цемент в мешки по 5, 10, 25 и 50 кг, давая покупателю возможность выбрать наиболее удобный и экономичный вариант. Если при расчете пропорции получилось, что для строительно-монтажных работ нужно 5,2 мешка цемента по 50 кг, то целесообразно купить 5 мешков по 50 и один 10 кг. При расчетах не нужно забывать о технологических потерях и к любому полученному результату прибавлять 5-7%.

ГОСТ 27006-86 Бетоны. Правила подбора состава, ГОСТ от 25 марта 1986 года №27006-86

ГОСТ 27006-86

Группа Ж13

БЕТОНЫ

ПРАВИЛА ПОДБОРА СОСТАВА

Сoncretes. Rules for mix proportioning

МКС 91.100.30
ОКП 58 7000

Дата введения 1987-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 25 марта 1986 N 31 дата введения установлена 01.01.87

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2006 г.

Настоящий стандарт распространяется на конструкционные тяжелый, легкий, ячеистый и плотный силикатный бетоны по ГОСТ 25192-82 и устанавливает правила подбора, назначения и выдачи в производство состава бетона на предприятиях и строительных организациях при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций и бетонной смеси для монолитных конструкций и сооружений (далее - конструкции), а также при обосновании производственно-технических норм расхода материалов.

Устанавливаемые настоящим стандартом правила могут применяться также для подбора состава специальных бетонов различных видов при условии обеспечения всех предъявляемых к этим бетонам требований.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Подбор состава бетона следует производить в соответствии с требованиями настоящего стандарта с целью получения бетона в конструкциях с прочностью и другими показателями качества, установленными государственными стандартами, техническими условиями или проектной документацией на эти конструкции, при минимальном расходе цемента или другого вяжущего.

1.2. Подбор состава бетона включает в себя определение номинального состава, расчет и корректировку рабочего состава, расчет и передачу в производство рабочих дозировок.

1.3. Подбор номинального состава бетона производят при организации производства новых видов конструкций, изменении нормируемых показателей качества бетона или бетонной смеси, технологии производства, поставщиков, вида или марок применяемых материалов, а также при разработке и пересмотре производственных норм расхода материалов.

1.4. Рабочие составы бетона назначают при переходе на новый номинальный состав и далее при поступлении новых партий материалов тех же видов и марок, которые принимались при подборе номинального состава, с учетом их фактического качества. При назначении рабочих составов их проверяют в лабораторных или производственных условиях.

В дальнейшем по результатам операционного контроля качества материалов данных партий и получаемой из них бетонной смеси, а также приемочного контроля качества бетона производят корректировку рабочих составов.

1.5. Рабочую дозировку назначают по рабочему составу бетонной смеси с учетом объема приготовляемого замеса.

1.6. Подбор состава бетона должен выполняться лабораторией предприятия - изготовителя бетонной смеси по утвержденному заданию, разработанному технологической службой этого предприятия.

Допускается производить подбор состава бетона в центральных лабораториях, трестах "Оргтехстрой", научно-исследовательских лабораториях и других организациях по утвержденному заданию на подбор состава бетона.

1.7. Результаты подбора номинального состава бетона, отвечающего требованиям утвержденного задания, должны быть оформлены в журнале подбора состава бетона и утверждены главным инженером предприятия - изготовителя бетонной смеси. Рабочие составы и дозировки подписываются начальником лаборатории или другим лицом, ответственным за подбор состава бетона.

1.8. Задание, журнал подбора номинального состава бетона, ведомости рабочих составов и листы рабочих дозировок вместе с дубликатами документов о качестве на соответствующие партии бетонной смеси или конструкций должны храниться на предприятии-изготовителе согласно требованиям, установленным ГОСТ 13015.3-81 для документа о качестве.

2. ЗАДАНИЕ НА ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА

2.1. Задание на подбор состава бетона должно быть составлено для конструкций конкретной номенклатуры, изготовляемых из бетона одного вида и качества по определенной технологии.

2.2. Задание должно содержать:

нормируемые показатели качества бетона в соответствии с техническими требованиями стандартов, технических условий или проектной документации на конструкции конкретных видов, для которых предназначен бетон;

показатели качества бетонной смеси, длительность и режимы твердения бетона и другие условия производства, принимаемые по технологической документации, разработанной в соответствии с действующими стандартами, нормами и правилами;

показатели однородности прочности бетона всех видов и плотности легких и ячеистых бетонов, а также соответствующий им средний уровень прочности и плотности, планируемые на предстоящий период;

ограничения по составу бетона и применению материалов для его приготовления, установленные нормативно-технической и технологической документацией.

2.3. Состав бетона следует подбирать исходя из среднего уровня прочности, а для легкого и ячеистого - и плотности бетона.

Значения среднего уровня прочности и плотности для подбора состава бетона принимают по ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 27005-86 с учетом фактической однородности бетона и планируемых мероприятий по ее повышению.

Для случаев, когда отсутствуют данные о фактической однородности бетона, средний уровень прочности при подборе его состава принимают равным требуемой прочности по ГОСТ 18105-86 для бетона данного класса или марки при коэффициенте вариации, равном 13,5% для тяжелого и легкого бетонов, 14% - для плотного силикатного бетона и 17% - для ячеистого, а также бетона массивных гидротехнических конструкций. Средний уровень плотности в этих случаях принимают равным марке бетона по плотности.

3. ПОДБОР НОМИНАЛЬНОГО СОСТАВА БЕТОНА

3.1. Подбор номинального состава бетона производят по следующим этапам:

выбор и определение характеристик исходных материалов для бетона;

расчет начального состава;

расчет дополнительных составов бетона с параметрами составов, отличающихся от принятых в начальном составе в большую и меньшую сторону;

изготовление пробных замесов начального и дополнительных составов, отбор проб, испытание бетонной смеси, изготовление образцов и их испытание по всем нормируемым показателям качества;

обработка полученных результатов с установлением зависимостей, отражающих влияние параметров состава на нормируемые показатели качества бетонной смеси и бетона и предназначенных для назначения номинального, а также назначения и корректировки рабочих составов бетона;

назначение номинального состава бетона, обеспечивающего получение бетонной смеси и бетона требуемого качества при минимальном расходе вяжущего.

3.2. Подбор номинального состава производят:

для вяжущего каждого вида и марки каждого предприятия-изготовителя;

для крупного заполнителя каждого карьера с одинаковой максимальной крупностью;

для крупного пористого заполнителя каждой марки по насыпной плотности и прочности каждого предприятия-изготовителя;

для песков каждого карьера;

для химических добавок каждого вида.

3.3. Выбор материалов, применяемых для изготовления бетона, следует производить на основе их паспортных характеристик в соответствии с требованиями стандартов и технических условий.

При выборе материалов следует учитывать необходимость наиболее полного использования промышленных отходов (зол, шлаков и золошлаковых смесей ТЭС и др.).

3.4. Материалы, применяемые для подбора состава, должны соответствовать требованиям стандартов или технических условий на эти материалы. До начала работы по расчетам состава бетона и приготовлению опытных замесов следует провести испытания материалов по соответствующим стандартам для определения показателей их качества, необходимых для проведения расчетов.

Активность цемента (или прочностные характеристики другого вяжущего, если их невозможно определить стандартными методами) для расчета начального и дополнительных составов следует принимать в зависимости от его фактической прочности в бетоне постоянного состава, который является наиболее массовым для предприятия - изготовителя бетонной смеси, либо другими экспресс-методами, проверенными на практике.

Указанные данные о фактической прочности цемента, примененные при подборе номинального состава, используются в дальнейшем для назначения рабочих составов бетона.

Допускается активность цемента для расчета состава бетона принимать равной его гарантированной марке. В этом случае при получении новой партии цемента в целях его использования в соответствии с фактической активностью рабочий состав бетона (в части расхода цемента) подбирают аналогично номинальному.

3.5. Пробы материалов отбирают в объеме, необходимом для подбора состава бетона.

Отобранные пробы заполнителей следует высушить до постоянной массы и просеять с отсевом от мелкого заполнителя зерен крупнее 5 мм, а от крупного заполнителя - мельче 5 мм и с разделением крупных заполнителей на отдельные фракции.

3.6. Начальный состав бетона рассчитывают по фактическим характеристикам исходных материалов в соответствии с методиками, пособиями и рекомендациями научно-исследовательских институтов, утвержденных в установленном порядке.

3.7. В качестве варьируемых параметров состава принимают параметры, оказывающие влияние на свойства бетонной смеси и нормируемые показатели качества бетона в зависимости от вида бетона и принятой методики расчета. Например, для тяжелого бетона в общем случае это цементно-водное отношение, доля песка в смеси заполнителей и расход добавки. При этом для каждого вида бетона устанавливают основной параметр, в большей мере влияющий на его прочность (например, для тяжелого бетона - цементно-водное отношение).

3.8. Дополнительные составы рассчитывают аналогично начальному при значениях варьируемых параметров состава, отличающихся от принятых при расчете начального состава в меньшую и большую сторону на 15-30%. Количество дополнительных составов по каждому из этих параметров должно быть не менее двух.

3.9. Опытные замесы по начальному и дополнительным составам следует приготовлять на заполнителях и вяжущем, характеристики которых были приняты при расчете составов. Материалы должны иметь положительную температуру.

Объем каждого опытного замеса должен не менее чем на 10% превышать суммарный объем изготовляемых из него образцов и проб, используемых для контроля свойств бетонной смеси и бетона.

3.10. Материалы следует дозировать по массе с погрешностью не более 1,0%.

Дозирование пористых заполнителей допускается производить по объему с обязательным контролем насыпной плотности.

Воду, водные растворы добавок и синтетические смолы дозируют по массе или объему. Плотность водного раствора рабочего состава добавки должна быть предварительно определена.

3.11. Приготовление опытных замесов производят в лабораторном смесителе принудительного или гравитационного действия. Приготовление опытных замесов объемом до 15 л при подборе состава тяжелого бетона и легкого бетона без структурообразующих добавок допускается производить вручную на предварительно увлажненном противне с перемешиванием в течение 3-5 мин.

3.12. Приготовление опытных замесов начинают с перемешивания сухих материалов, а затем постепенно добавляют в замес назначенное по расчету количество воды, раствора добавки или синтетической смолы.

Допускается на основе визуального контроля удобоукладываемости и структуры бетонной смеси вносить изменения в количество отдозированной воды, а для конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов - в количество воздухововлекающей добавки или пены.

3.13. После окончания перемешивания отбирают пробы по ГОСТ 10181-2000 для проверки удобоукладываемости и других свойств бетонной смеси, предусмотренных в техническом задании на подбор состава бетона. При этом определение удобоукладываемости начинают не ранее 15 мин после начала перемешивания смеси с водой.

Если свойства бетонной смеси не соответствуют каким-либо требованиям задания на подбор состава бетона, следует произвести корректировку составов до получения в замесе каждого состава смеси с заданными свойствами.

Бетонную смесь, которая не удовлетворяет требованиям задания по удобоукладываемости, допускается корректировать при вторичном перемешивании с добавлением воды, цемента, заполнителей и добавок в необходимых количествах. При подборе состава жестких смесей и смесей со структурообразующими добавками, а также бетонных смесей, свойства которых нормируются не только непосредственно после приготовления, но и через определенное время после их перемешивания, вторичное перемешивание опытных проб бетонных смесей не допускается и замес повторяют с измененными расходами материалов.

3.14. После получения бетонной смеси с заданными свойствами определяют ее плотность по ГОСТ 10181-2000 (за исключением ячеистого бетона) и для каждого состава рассчитывают фактический расход материалов на 1 м бетона по формулам:

; (1)

; (2)

; (3)

, (4)

где , , и - расход соответственно цемента, мелкого заполнителя, крупного заполнителя и воды, кг/м бетона;

, , , - масса соответственно цемента, мелкого заполнителя, крупного заполнителя и воды в замесе, кг;

- плотность бетонной смеси, кг/м;

- суммарная масса всех материалов в замесе, кг

3.15. Из общего числа составов бетона, рассчитанных по п.3.14 для каждого из принятых в расчете значений основного параметра, выбирают составы с минимальной водопотребностью или расходом вяжущего, изготовляют контрольные образцы бетона этих составов и определяют прочность бетона по ГОСТ 10180-90.

Режим твердения образцов должен соответствовать принятому режиму твердения бетона в конструкциях, для которых произведен подбор состава бетона.

3.16. По результатам испытаний бетонной смеси и бетона рассчитанных составов устанавливают необходимые зависимости свойств бетонной смеси от параметров состава или (и) расхода материалов, а также строят график зависимости прочности бетона от основного параметра.

Указанные зависимости и график используют в дальнейшем для назначения и корректировки рабочих составов.

3.17. По графику зависимости прочности бетона от основного параметра определяют значение этого параметра, соответствующего прочности бетона, указанной в задании на подбор его состава, пересчитывают состав бетона исходя из найденного значения основного параметра и проверяют его соответствие всем другим нормируемым показателям качества (например, плотности, водонепроницаемости, морозостойкости и др.).

При положительных результатах испытаний подобранный состав бетона принимают за номинальный.

В случаях, когда подбираемый состав бетона отвечает требованиям по прочности и не отвечает каким-либо другим требованиям задания на подбор состава, следует произвести новый подбор состава с применением технологических приемов, обеспечивающих получение всех требуемых показателей качества бетона, как правило, без увеличения расхода цемента.

3.18. Подбор состава бетона с целью обоснования производственных норм расхода материалов производят для условий производства и по материалам, показатели качества которых соответствуют средним значениям применяемых материалов и условий производства за период не менее 6 мес., предшествующих времени подбора состава.

4. НАЗНАЧЕНИЕ И КОРРЕКТИРОВКА РАБОЧИХ СОСТАВОВ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

4.1. Назначение нового рабочего состава бетонной смеси производят, если по данным входного контроля установлено изменение качества поступивших материалов по сравнению с применяемыми ранее более чем на:

2,5 МПа - фактической прочности цемента, характеризуемой в соответствии с п.3.4;

1,5 абс.% - нормальной густоты цементного теста;

1,5 абс.% - содержания илистых, глинистых и пылевидных частиц;

50 кг/м - насыпной плотности пористого заполнителя.

4.2. Корректировку рабочего состава производят, если по данным входного контроля качества заполнителей и операционного контроля производства установлено изменение качества материалов тех же партий или качества получаемой бетонной смеси более чем на:

2 абс.% - содержания песка в щебне или щебня в песке;

0,5 абс.% - влажности заполнителей;

2 см или 5 с - осадки конуса или жесткости бетонной смеси.

Корректировку производят также, если:

фактическая прочность бетона ниже требуемой или выше верхней предупредительной границы по ГОСТ 18105-86;

фактическая плотность легкого и ячеистого бетонов выше требуемой по ГОСТ 27005-86.

4.3. Назначение и корректировку рабочих составов производят с учетом зависимостей между параметрами состава бетона и свойствами бетона и бетонной смеси, установленными при подборе номинального состава.

При этом расход заполнителей и воды в рабочем составе с учетом фактической влажности заполнителей и содержания крупного заполнителя в мелком и мелкого заполнителя в крупном определяют по формулам:

; (5)

; (6)

; (7)

, (8)

где - расход заполнителей, кг/м;

- расход воды, кг/м;

- влажность по массе i-й фракции заполнителя, %;

- расход по номинальному составу сухого заполнителя -й фракции, кг/м;

- расход воды по номинальному составу, кг/м;

, - расход песка и крупного заполнителя, кг/м, с учетом содержания песка в крупном заполнителе () и крупного заполнителя в песке (), в долях от массы;

, - расход песка и крупного заполнителя по номинальному составу, кг/м.

5. ПЕРЕДАЧА НА ПРОИЗВОДСТВО РАБОЧИХ ДОЗИРОВОК

5.1. Дозировки материалов (цемента, заполнителей, воды и добавки) рассчитывают по формуле

(9)

где - доза i-го материала по массе, кг, или объему, м;

- расход i-го материала в рабочем составе по массе, кг/м, или объему, м/м;

- объем замеса, м, и заносят в журнал подбора составов.

5.2. Лаборатория предприятия - изготовителя бетонной смеси передает на производство дубликат дозировки из журнала подбора состава по каждому рабочему составу бетона. Каждый дубликат дозировки должен быть подписан начальником или другим ответственным лицом лаборатории.



Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:

официальное издание
М: Стандартинформ, 2006

Состав и классификация цемента - PetroWiki

Практически все буровые цементы состоят из портландцемента, кальцинированной (обожженной) смеси известняка и глины. Раствор портландцемента в воде используется в колодцах, потому что он легко перекачивается и быстро затвердевает даже под водой. Он называется портландцементом, потому что его изобретатель Джозеф Аспдин считал, что затвердевший цемент напоминает камень, добытый на острове Портленд у побережья Англии.

Дозировка материалов

Цемент

Portland можно легко модифицировать, в зависимости от используемого сырья и процесса, используемого для их объединения.

Дозирование сырья основано на серии одновременных расчетов, которые учитывают химический состав сырья и тип производимого цемента: Американское общество испытаний и материалов (ASTM) Тип I, II, III , или белый цемент V, или класс A, C, G или H Американского нефтяного института (API) ^{[1] [2]}

Классификация цемента

Основным сырьем для производства портландцемента является известняк (карбонат кальция) и глина или сланец.Часто добавляют железо и глинозем, если они еще не присутствуют в достаточном количестве в глине или сланце. Эти материалы смешиваются вместе, влажно или сухо, и загружаются во вращающуюся печь, которая плавит известняковую суспензию при температуре от 2600 до 3000 ° F в материал, называемый цементным клинкером. После охлаждения клинкер измельчают и смешивают с небольшим количеством гипса, чтобы контролировать время схватывания готового цемента.

Когда эти клинкеры гидратируются с водой в процессе схватывания, они образуют четыре основные кристаллические фазы, как показано в Таблица 1 и Таблица 2 . ^[3]

• Таблица 1 - Анализ типичного цикла производства портландцемента

• Таблица 2 - Типичный состав и свойства классов API портландцемента

Портландцементы обычно производятся в соответствии с определенными химическими и физическими стандартами, которые зависят от их применения. В некоторых случаях для получения оптимальных композиций необходимо добавлять дополнительные или корректирующие компоненты.Примеры таких добавок:

• Песок
• Кремнистые суглинки
• Пуццоланы
• Диатомовая земля (DE)
• Пирит железный
• Глинозем

В расчетах также учитываются глинистые или кремнистые материалы, которые могут присутствовать в больших количествах в некоторых известняках, а также из золы, образующейся при использовании угля для обжига печи. Также необходимо учитывать незначительные примеси в сырье, так как они могут существенно повлиять на характеристики цемента.

В США есть несколько агентств, которые изучают и составляют спецификации для производства портландцемента. Из этих групп наиболее известными в нефтяной промышленности являются ASTM, который занимается цементами для строительства и строительства, и API, который составляет спецификации для цементов, используемых только в скважинах.

Спецификация ASTM. C150 ^[1] предусматривает восемь типов портландцемента: типы I, IA, II, IIA, III, IIIA, IV и V, где «A» обозначает воздухововлекающий цемент.Эти цементы предназначены для удовлетворения различных потребностей строительной отрасли. Цемент, используемый в колодцах, находится в условиях, не встречающихся при строительстве, таких как широкий диапазон температур и давления. По этим причинам были разработаны различные спецификации, которые охватываются спецификациями API. В настоящее время API предоставляет спецификации, охватывающие восемь классов цементов для скважин, обозначенных как классы от A до H. Классы API G и H являются наиболее широко используемыми.

Цементы для нефтяных скважин также доступны в вариантах со средней сульфатостойкостью (MSR) или высокой сульфатостойкостью (HSR).Сульфатостойкие марки используются для предотвращения разрушения затвердевшего цемента в скважине, вызванного сульфатной атакой пластовых вод.

Классификация API

Нефтяная промышленность покупает цементы, произведенные преимущественно в соответствии с классификациями API, опубликованными в API Spec. 10А. ^[4] Далее определяются различные классы цементов API для использования при скважинных температурах и давлениях.

Класс A

• Этот продукт предназначен для использования, когда не требуются особые свойства.
• Доступен только в обычном классе O (аналогично ASTM Spec. C150, тип I). ^[1]

Класс B

• Этот продукт предназначен для использования в условиях, требующих средней или высокой сульфатостойкости.
• Доступен как в классе MSR, так и в классе HSR (аналогично ASTM Spec. C150, тип II). ^[1]

Класс C

• Этот продукт предназначен для использования в условиях, когда требуется высокая ранняя прочность.
• Доступен в обычных, O, MSR и HSR классах (аналогично ASTM Spec.C150, тип III). ^[1]

Класс G

• Никакие добавки, кроме сульфата кальция или воды, или того и другого, не должны перемалываться или смешиваться с клинкером во время производства скважинного цемента класса G.
• Этот продукт предназначен для использования в качестве основного цемента для скважин. Доступен в вариантах MSR и HSR.

Класс H

• Никакие добавки, кроме сульфата кальция или воды, или того и другого, не должны перемалываться или смешиваться с клинкером во время производства скважинного цемента класса H.
• Этот продукт предназначен для использования в качестве основного цемента для скважин. Доступен в вариантах MSR и HSR.

Свойства цемента, указанные в спецификации API

Химические свойства и физические требования сведены в Таблицы 3 и Таблицы 4 , соответственно. ^[3] Типичные физические требования для различных классов цемента по API показаны в Таблице 5 . ^[3]

• Таблица 3 - Химические требования к цементам API

• Таблица 4 - Физические требования к цементам API

• Таблица 5-Физические требования к различным типам цемента

Хотя эти свойства описывают цементы для целей спецификации, цементы для нефтяных скважин должны иметь другие свойства и характеристики, чтобы обеспечить их необходимые функции в скважине.(API RP10B предоставляет стандарты для процедур испытаний и специального оборудования, используемого для испытания цементов для нефтяных скважин, и включает:

• Приготовление суспензии
• Плотность суспензии
• Испытания на прочность при сжатии и неразрушающие звуковые испытания
• Испытания на время загустевания
• Статические испытания на водоотдачу
• Испытания рабочих жидкостей
• Испытания на проницаемость
• Реологические свойства и прочность геля
• Расчет перепада давления и режима течения шламов в трубах и кольцевых зазорах
• Процедуры испытаний в Арктике (вечная мерзлота)
• Испытание на стабильность суспензии
• Совместимость скважинных флюидов. ^[5]

Ссылки

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3 1,4} ASTM C150-97a, Стандартные спецификации для портландцемента. 2000. Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International. http://dx.doi.org/10.1520/C0150_C0150M-12
2. ↑ ASTM C114-97a, Стандартные методы химического анализа гидравлического цемента. 2000. Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International. http://dx.doi.org/10.1520/C0114-11B.
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2} Смит, Д.К. 2003. Цементирование. Серия монографий, SPE, Ричардсон, Техас 4, гл. 2 и 3.
4. ↑ API Spec. 10A, Технические условия на цементы и материалы для цементирования скважин, 23-е издание. 2002. Вашингтон, округ Колумбия: API.
5. ↑ API RP 10B, Рекомендуемая практика для испытания цемента для скважин, 22-е издание. 1997. Вашингтон, округ Колумбия: API.

См. Также

Цементные работы

PEH: Цементирование

Интересные статьи в OnePetro

Внешние ссылки

Монография SPE по цементированию

Категория

.

Состав и классификация цемента - PetroWiki

Практически все буровые цементы состоят из портландцемента, кальцинированной (обожженной) смеси известняка и глины. Раствор портландцемента в воде используется в колодцах, потому что он легко перекачивается и быстро затвердевает даже под водой. Он называется портландцементом, потому что его изобретатель Джозеф Аспдин считал, что затвердевший цемент напоминает камень, добытый на острове Портленд у побережья Англии.

Дозировка материалов

Цемент

Portland можно легко модифицировать, в зависимости от используемого сырья и процесса, используемого для их объединения.

Дозирование сырья основано на серии одновременных расчетов, которые учитывают химический состав сырья и тип производимого цемента: Американское общество испытаний и материалов (ASTM) Тип I, II, III , или белый цемент V, или класс A, C, G или H Американского нефтяного института (API) ^{[1] [2]}

Классификация цемента

Основным сырьем для производства портландцемента является известняк (карбонат кальция) и глина или сланец.Часто добавляют железо и глинозем, если они еще не присутствуют в достаточном количестве в глине или сланце. Эти материалы смешиваются вместе, влажно или сухо, и загружаются во вращающуюся печь, которая плавит известняковую суспензию при температуре от 2600 до 3000 ° F в материал, называемый цементным клинкером. После охлаждения клинкер измельчают и смешивают с небольшим количеством гипса, чтобы контролировать время схватывания готового цемента.

Когда эти клинкеры гидратируются с водой в процессе схватывания, они образуют четыре основные кристаллические фазы, как показано в Таблица 1 и Таблица 2 . ^[3]

• Таблица 1 - Анализ типичного цикла производства портландцемента

• Таблица 2 - Типичный состав и свойства классов API портландцемента

Портландцементы обычно производятся в соответствии с определенными химическими и физическими стандартами, которые зависят от их применения. В некоторых случаях для получения оптимальных композиций необходимо добавлять дополнительные или корректирующие компоненты.Примеры таких добавок:

• Песок
• Кремнистые суглинки
• Пуццоланы
• Диатомовая земля (DE)
• Пирит железный
• Глинозем

В расчетах также учитываются глинистые или кремнистые материалы, которые могут присутствовать в больших количествах в некоторых известняках, а также из золы, образующейся при использовании угля для обжига печи. Также необходимо учитывать незначительные примеси в сырье, так как они могут существенно повлиять на характеристики цемента.

В США есть несколько агентств, которые изучают и составляют спецификации для производства портландцемента. Из этих групп наиболее известными в нефтяной промышленности являются ASTM, который занимается цементами для строительства и строительства, и API, который составляет спецификации для цементов, используемых только в скважинах.

Спецификация ASTM. C150 ^[1] предусматривает восемь типов портландцемента: типы I, IA, II, IIA, III, IIIA, IV и V, где «A» обозначает воздухововлекающий цемент.Эти цементы предназначены для удовлетворения различных потребностей строительной отрасли. Цемент, используемый в колодцах, находится в условиях, не встречающихся при строительстве, таких как широкий диапазон температур и давления. По этим причинам были разработаны различные спецификации, которые охватываются спецификациями API. В настоящее время API предоставляет спецификации, охватывающие восемь классов цементов для скважин, обозначенных как классы от A до H. Классы API G и H являются наиболее широко используемыми.

Цементы для нефтяных скважин также доступны в вариантах со средней сульфатостойкостью (MSR) или высокой сульфатостойкостью (HSR).Сульфатостойкие марки используются для предотвращения разрушения затвердевшего цемента в скважине, вызванного сульфатной атакой пластовых вод.

Классификация API

Нефтяная промышленность покупает цементы, произведенные преимущественно в соответствии с классификациями API, опубликованными в API Spec. 10А. ^[4] Далее определяются различные классы цементов API для использования при скважинных температурах и давлениях.

Класс A

• Этот продукт предназначен для использования, когда не требуются особые свойства.
• Доступен только в обычном классе O (аналогично ASTM Spec. C150, тип I). ^[1]

Класс B

• Этот продукт предназначен для использования в условиях, требующих средней или высокой сульфатостойкости.
• Доступен как в классе MSR, так и в классе HSR (аналогично ASTM Spec. C150, тип II). ^[1]

Класс C

• Этот продукт предназначен для использования в условиях, когда требуется высокая ранняя прочность.
• Доступен в обычных, O, MSR и HSR классах (аналогично ASTM Spec.C150, тип III). ^[1]

Класс G

• Никакие добавки, кроме сульфата кальция или воды, или того и другого, не должны перемалываться или смешиваться с клинкером во время производства скважинного цемента класса G.
• Этот продукт предназначен для использования в качестве основного цемента для скважин. Доступен в вариантах MSR и HSR.

Класс H

• Никакие добавки, кроме сульфата кальция или воды, или того и другого, не должны перемалываться или смешиваться с клинкером во время производства скважинного цемента класса H.
• Этот продукт предназначен для использования в качестве основного цемента для скважин. Доступен в вариантах MSR и HSR.

Свойства цемента, указанные в спецификации API

Химические свойства и физические требования сведены в Таблицы 3 и Таблицы 4 , соответственно. ^[3] Типичные физические требования для различных классов цемента по API показаны в Таблице 5 . ^[3]

• Таблица 3 - Химические требования к цементам API

• Таблица 4 - Физические требования к цементам API

• Таблица 5-Физические требования к различным типам цемента

Хотя эти свойства описывают цементы для целей спецификации, цементы для нефтяных скважин должны иметь другие свойства и характеристики, чтобы обеспечить их необходимые функции в скважине.(API RP10B предоставляет стандарты для процедур испытаний и специального оборудования, используемого для испытания цементов для нефтяных скважин, и включает:

• Приготовление суспензии
• Плотность суспензии
• Испытания на прочность при сжатии и неразрушающие звуковые испытания
• Испытания на время загустевания
• Статические испытания на водоотдачу
• Испытания рабочих жидкостей
• Испытания на проницаемость
• Реологические свойства и прочность геля
• Расчет перепада давления и режима течения шламов в трубах и кольцевых зазорах
• Процедуры испытаний в Арктике (вечная мерзлота)
• Испытание на стабильность суспензии
• Совместимость скважинных флюидов. ^[5]

Ссылки

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3 1,4} ASTM C150-97a, Стандартные спецификации для портландцемента. 2000. Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International. http://dx.doi.org/10.1520/C0150_C0150M-12
2. ↑ ASTM C114-97a, Стандартные методы химического анализа гидравлического цемента. 2000. Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International. http://dx.doi.org/10.1520/C0114-11B.
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2} Смит, Д.К. 2003. Цементирование. Серия монографий, SPE, Ричардсон, Техас 4, гл. 2 и 3.
4. ↑ API Spec. 10A, Технические условия на цементы и материалы для цементирования скважин, 23-е издание. 2002. Вашингтон, округ Колумбия: API.
5. ↑ API RP 10B, Рекомендуемая практика для испытания цемента для скважин, 22-е издание. 1997. Вашингтон, округ Колумбия: API.

См. Также

Цементные работы

PEH: Цементирование

Интересные статьи в OnePetro

Внешние ссылки

Монография SPE по цементированию

Категория

.

Дизайн цементного раствора - PetroWiki

Свойства портландцемента часто необходимо изменять, чтобы соответствовать требованиям конкретной скважины. Эти модификации достигаются за счет добавления химических соединений, обычно называемых добавками, которые эффективно изменяют химию гидратации.

Обзор добавок

Обзор наиболее распространенных цементирующих добавок приведен в Таблица 1 . ^[1]

• Таблица 1 - Обзор добавок для цементирования для нефтяных скважин

В таблице также указаны основные области применения и преимущества, а также цементы, с которыми они могут использоваться.Основное влияние добавок к цементу на физические свойства цемента, будь то суспензия или затвердевший раствор, представлено в , Таблица 2 . ^[1] Это краткий справочник, и отдельные добавки в данной категории могут не соответствовать в целом с указанными эффектами. Он также обычно определяется для отдельных добавок, свойства и эффекты которых могут быть изменены при использовании комбинаций добавок.

• Таблица 2 - Влияние цементных добавок на физические свойства цемента

Многие химические соединения доказали свою эффективность в изменении свойств портландцементных растворов.Эти соединения, когда они используются по отдельности, будут иметь преимущественное влияние на цементный раствор, который считается полезным. Они также будут демонстрировать по крайней мере одну вторичную характеристику, которая может быть либо полезной, либо вредной для эксплуатационных свойств цементного раствора. Эффекты добавок уменьшаются или усиливаются за счет модификации добавки или использования дополнительных добавок. Для большинства требований в скважине требуется более одной добавки. Это компромиссное отношение между добавками является основой конструкции цементного раствора.

Влияние добавок

Реакция этих добавок с цементом и взаимодействие между ними химически не определены четко. Фактически известно физическое воздействие этих добавок на эксплуатационные свойства суспензии. Измеряемые эксплуатационные характеристики суспензии включают:

• Время загустевания
• Прочность на сжатие
• Реология
• Потеря жидкости
• Свободная жидкость
• Стабильность суспензии

Цемент, произведенный в соответствии с требованиями Американского нефтяного института (API) по глубине и температуре, можно приобрести в большинстве нефтедобывающих регионов мира.Любой правильно сделанный портландцемент (постоянный от партии к партии) можно использовать при температурах до 570 ° F. Например, цемент класса H с соответствующими добавками обычно используется на глубинах до 20 000 футов.

В дополнение к цементу, другие факторы, такие как правильная температура циркуляции забоя скважины (BHCT), должны быть приняты во внимание при проектировании цементного раствора для удовлетворения требований скважины. При составлении цементного раствора проектировщик должен учитывать не только температуру, но и другие скважинные условия, такие как проницаемость и водочувствительность пластов.

Жидкий раствор должен быть разработан для конкретного применения с хорошими свойствами, позволяющими размещать его в нормальный период времени. Идеальный цементный раствор должен:

• Нет измеряемой свободной воды
• Обеспечьте адекватный контроль водоотдачи
• Содержат адекватный замедлитель схватывания, чтобы обеспечить правильное размещение
• Поддерживайте стабильную плотность для обеспечения гидростатического контроля.

Не добавляйте диспергаторы или замедлители схватывания в количестве, превышающем количество, указанное в условиях ствола скважины, и обеспечьте достаточный контроль водоотдачи для размещения цемента до его гелеобразования.

На дизайн суспензии влияют следующие критерии:

• Глубина скважины
• Качество смешанной воды
• BHCT
• Контроль водоотдачи
• (определите аббревиатуру) BHST
• Режим потока
• Гидростатическое давление бурового раствора
• Отстойная и бесплатная вода
• Тип бурового раствора
• Качество цемента
• Плотность суспензии
• Сухие или жидкие добавки
• Прекращено обращение
• Развитие силы
• Потенциал миграции газа
• Качество испытаний цемента
• Время откачки
• Лаборатория и оборудование

При оценке времени работы учитывайте время перемешивания на поверхности, особенно если работа будет смешиваться партиями.Рассчитайте фактическое время работы, используя объем раствора и среднюю скорость вытеснения. Ограничьте время устранения неполадок от 1 до 1,5 часов. Чтобы рассчитать приблизительное время загустевания суспензии, добавьте к рабочему времени от 1 до 1,5 часов.

Категории добавок

Добавки, используемые для изменения свойств цементных растворов, используемых при цементировании нефтяных скважин, делятся на следующие широкие категории:

Спрос на новые присадки со специальными свойствами и настроенными характеристиками продолжает расти.Эти требования включают:

• Диапазон плотности нанесения
• Температурная стабильность
• Экономика
• Диапазон вязкости
• Сингулярная функция
• Многофункциональный
• Скорость растворимости
• Синергизм с дополнительными добавками
• Устойчивость к изменчивости цемента

Ссылки

1. ↑ ^{1.0 1.1} Smith, D.K. 2003. Цементирование. Серия монографий, SPE, Ричардсон, Техас 4, гл.2 и 3.

См. Также

Испытания конструкции цементного раствора

Цементировочные работы

PEH: Цементирование

Интересные статьи в OnePetro

Внешние ссылки

Монография SPE по цементированию

Категория

.

Ускорители цементного раствора - PetroWiki

Ускорители ускоряют или сокращают время реакции, необходимое для того, чтобы цементный раствор превратился в затвердевшую массу. В случае нефтесодержащих цементных растворов это указывает на сокращение времени загустевания и / или увеличение скорости развития прочности на сжатие раствора.

Виды ускорителей

Ускорение особенно полезно в случаях, когда требуется цементный раствор с низкой плотностью (например, с высоким содержанием воды) или где встречаются низкотемпературные образования.

Хлорид кальция (CaCl ₂ )

Из хлоридных солей наиболее широко используется CaCl ₂ , и в большинстве случаев он также является наиболее экономичным. Исключение составляют водорастворимые полимеры, такие как агенты, снижающие водоотдачу. Основные преимущества использования CaCl ₂ заключаются в значительном сокращении времени загустевания и в том, что независимо от концентрации он всегда действует как ускоритель. Нормальный диапазон концентраций CaCl ₂ составляет от 1 до 4% от веса цемента (BWOC).При концентрации BWOC выше 6% результаты станут непредсказуемыми и может произойти гелеобразование.

Хлорид калия (KCl)

Ускорение KCl аналогично ускорению NaCl. KCl имеет два преимущества перед другими ускорителями:

• Его стабилизирующее действие на сланцы или активные глинистые образования
• Его минимальное влияние на характеристики присадок, снижающих водоотдачу.

В качестве ускорителя KCl может использоваться в концентрациях до 5% BWOW; для стабилизации пласта эффективны концентрации 3% BWOW.

Силикат натрия (Na ₂ SiO ₃ )

Силикат натрия обычно считается химическим наполнителем, хотя он также действует как ускоритель. Эффективность зависит от концентрации и молекулярной массы. Низкомолекулярная форма может использоваться при концентрациях 1% BWOC или менее для ускорения получения суспензий нормальной плотности. Высокомолекулярная форма является эффективным ускорителем при концентрациях до 4% BWOC. Мета-силикат натрия также обеспечивает превосходный контроль потери циркуляции при использовании с цементом или рассолами CaCl ₂ .

Морская вода. Морская вода - это встречающаяся в природе смесь хлоридных солей щелочных металлов, включая хлорид магния. Состав морской воды во всем мире сильно различается. Например, эквивалентное содержание хлоридной соли может варьироваться от 2,7 до 3,8% BWOW.

Гидроксиды щелочных металлов [Ca (OH) ₂ , NaOH]

Гидроксиды щелочных металлов обычно используются в пуццолановых цементах. Они ускоряют как пуццолановый, так и цементный компоненты, изменяя химический состав воды.

Монокальциевый алюминат (CaO.Al ₂ O ₃ = CA)

Алюминат кальция используется в качестве ускорителя в пуццолановых и гипсовых цементах.

Список литературы

Интересные статьи в OnePetro

Внешние ссылки

См. Также

Конструкция цементного раствора

Цементировочные работы

PEH: Цементирование

.

PEH: Цементирование - PetroWiki

Добавки, используемые для изменения свойств цементных растворов для использования в приложениях для цементирования нефтяных скважин, делятся на следующие широкие категории: ускорители, замедлители схватывания, расширители, утяжелители, диспергенты, средства контроля водоотдачи, средства против потери циркуляции, прочность -редители ретрогрессии, контроль свободной воды / свободной жидкости, расширительные агенты и специальные добавки.

Спрос на новые присадки с особыми свойствами и улучшенными характеристиками продолжает расти.Эти требования включают такие факторы, как диапазон плотности нанесения, температурная стабильность, экономичность, диапазон вязкости, особая функция, многофункциональность, скорость растворимости, синергизм с дополнительными добавками и устойчивость к изменчивости цемента.

Ускорители

Ускорители ускоряют или сокращают время реакции, необходимое для того, чтобы цементный раствор превратился в затвердевшую массу. В случае нефтесодержащих цементных растворов это указывает на сокращение времени загустевания и / или увеличение скорости развития прочности на сжатие раствора.Ускорение особенно полезно в случаях, когда требуется цементный раствор с низкой плотностью (например, с высоким содержанием воды) или где встречаются низкотемпературные образования.

Хлорид кальция (CaCl ₂ ). Из хлоридных солей наиболее широко используется CaCl ₂ , и в большинстве случаев он также является наиболее экономичным. Исключение составляют водорастворимые полимеры, такие как агенты, снижающие водоотдачу.Основные преимущества использования CaCl ₂ заключаются в значительном сокращении времени загустевания и в том, что независимо от концентрации он всегда действует как ускоритель. Нормальный диапазон использования CaCl ₂ составляет от 1 до 4% от веса цемента (BWOC). При концентрации BWOC выше 6% результаты станут непредсказуемыми и может произойти гелеобразование.

Хлорид натрия (NaCl). NaCl - вторая наиболее широко используемая хлоридная соль.Поваренная поваренная соль NaCl является наиболее универсальной из хлоридных солей. В зависимости от концентрации использования NaCl может действовать как ускоритель или замедлитель схватывания, а также как мягкий диспергатор при всех концентрациях. Некоторые дополнительные применения NaCl включают улучшение сцепления с трубой, стабилизацию реактивных пластов (например, сланцев и гумбо), улучшение сцепления с солевыми пластами, снижение проницаемости затвердевшего цемента, повышение долговечности затвердевшего цемента при контакте с пластами, содержащими соленую воду и увеличить плотность суспензии без использования диспергаторов или снижения содержания воды.Обычно NaCl действует как ускоритель при концентрациях от 1 до 10% от веса воды (BWOW), хотя наиболее часто используемая концентрация NaCl в качестве ускорителя составляет 3% BWOW.

Хлорид калия (KCl). Ускорение KCl аналогично ускорению NaCl. KCl имеет два преимущества по сравнению с другими ускорителями: его стабилизирующее действие на сланцы или активные глиносодержащие пласты и минимальное влияние на характеристики водоотводящих добавок. В качестве ускорителя можно использовать KCl в концентрациях до 5% BWOW; для стабилизации пласта эффективны концентрации 3% BWOW.

Силикат натрия (Na ₂ SiO ₃ ). Силикат натрия обычно считается химическим наполнителем, хотя он также действует как ускоритель. Эффективность зависит от концентрации и молекулярной массы. Низкомолекулярная форма может использоваться при концентрациях 1% BWOC или менее для ускорения получения суспензий нормальной плотности.Высокомолекулярная форма является эффективным ускорителем при концентрациях до 4% BWOC. Мета-силикат натрия также обеспечивает отличный контроль потери циркуляции при использовании с цементом или рассолами CaCl ₂ .

Морская вода. Морская вода - это встречающаяся в природе смесь хлоридных солей щелочных металлов, включая хлорид магния. Состав морской воды во всем мире сильно различается. Например, эквивалентное содержание хлоридной соли может варьироваться от 2,7 до 3,8% BWOW.

Гидроксиды щелочных металлов [ Ca (OH) ₂ , NaOH ] . Гидроксиды щелочных металлов обычно используются в пуццолановых цементах. Они ускоряют как пуццолановый, так и цементный компоненты, изменяя химический состав воды.

Монокальциевый алюминат (CaO • Al ₂ O ₃ = CA ).Алюминат кальция используется в качестве ускорителя в пуццолановых и гипсовых цементах.

Ретардеры

Обычно в скважинах используются цементы API класса A, C, G и H. Эти цементы, произведенные в соответствии со спецификациями API. 10A, ^[8] , не имеют достаточно длительного срока службы жидкости (времени загустевания) для скважинных применений при BHCT выше 38 ° C (100 ° F). Чтобы продлить время загустевания сверх времени, полученного с чистым (цемент и вода без добавок или минералов) цементным раствором API-класса, необходимы добавки, известные как замедлители схватывания.

Лигносульфонаты. Из химических соединений, которые были идентифицированы как замедлители схватывания, лигносульфонаты являются наиболее широко используемыми. Лигносульфонат представляет собой соль сульфоната металла, полученную из лигнина, полученного при переработке древесных отходов. Обычными лигносульфонатами являются лигносульфонат кальция и натрия.

Три сорта лигносульфоната доступны для замедления образования цементных растворов. Каждый сорт доступен в виде солей кальция / натрия или натрия. Три сорта фильтруются, очищаются и модифицируются.

Кальциевая или натриевая соль отфильтрованного сорта обычно используется при температуре 200 ° F BHCT или ниже при концентрации 0,6% BWOC или ниже. Его можно использовать при более высоких температурах, но обычно это ограничивается экономическими соображениями. Очищенный сорт представляет собой класс лигносульфонатов с пониженным содержанием сахара. Соль кальция / натрия обычно используется при BHCT 200 ° F или ниже и при концентрации 0,5% BWOC или меньше.

Модифицированный сорт представляет лигносульфонаты, которые были смешаны или прореагировали со вторым компонентом.Соединения, наиболее часто используемые в качестве компонентов смеси, представляют собой борную кислоту и гидроксикарбоновые кислоты или их соли. Смешанные материалы доступны в виде солей кальция или натрия. Модифицированные лигносульфонаты обычно используются при BHCT 200 ° F или выше. Они более эффективны, чем очищенный сорт, при температурах выше 250 ° F. Преимуществами, будь то смесь или прореагировавший продукт, являются их улучшенная высокотемпературная стабильность выше 300 ° F BHCT, повышенная диспергирующая активность и синергизм с добавками, снижающими водоотдачу.

Производные целлюлозы. Два полимера целлюлозы используются при цементировании скважин. Это гидроксиэтилцеллюлоза (HEC) и карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (CMHEC). ГЭЦ обычно считают добавкой, снижающей водоотдачу. Хотя в качестве возможного варианта стоит отметить, что при BHCT 125 ° F или менее время загустевания в пресноводной суспензии можно увеличить примерно на два часа. Традиционно единственной целлюлозой, которая считается замедлителем схватывания, является CMHEC.Это в значительной степени связано с тем, что он действует как замедлитель схватывания при температуре BHCT примерно до 230 ° F при тех же концентрациях, что и лигносульфонат кальция, но он также обеспечивает хороший контроль потери жидкости.

Гидроксикарбоновые кислоты. Гидроксикарбоновые кислоты хорошо известны своими антиоксидантными и связывающими свойствами, которые улучшают характеристики цементного раствора. Антиоксидантные свойства улучшают температурную стабильность растворимых соединений, таких как добавки, снижающие водоотдачу. Обычно используемые гидроксикарбоновые кислоты и их производные представляют собой лимонную кислоту, винную кислоту, глюконовую кислоту, глюкогептонат и глюконо-дельта-лактон.Обычно используемые гидроксикарбоновые кислоты обычно получают из сахаров природного происхождения.

Фосфатыорганические. Органофосфонаты, за некоторыми исключениями, являются наиболее мощными замедлителями схватывания, используемыми в цементе. Эти материалы не получили широкого распространения при цементировании скважин из-за необходимой низкой концентрации, сложности точных измерений и чувствительности к концентрации. Преимущество фосфорорганических замедлителей схватывания заключается в их эффективности в сверхвысокотемпературных скважинах ( > 450 ° F) или там, где требуется увеличенное время загустения до 24 часов или больше.

Синтетические замедлители схватывания. Термин «синтетический замедлитель схватывания» является неправильным, поскольку все ранее упомянутые замедлители схватывания фактически созданы человеком. Однако термин «синтетический замедлитель схватывания» применялся к семейству низкомолекулярных сополимеров. Эти замедлители схватывания основаны на тех же функциональных группах, что и обычные замедлители схватывания (например, сульфонат, карбоновая кислота или ароматическое соединение). Двумя распространенными синтетическими замедлителями схватывания являются сополимеры малеинового ангидрида и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS).

Неорганические соединения. Механизм замедления гидратации цемента неорганическими соединениями отличается от такового для ранее рассмотренных замедлителей схватывания. Неорганические соединения, обычно используемые в качестве замедлителей схватывания цемента, - это бура (Na ₂ B ₄ O ₇ • 10H ₂ ) и другие бораты, такие как борная кислота (H ₃ BO ₃ ) и ее натрий. соль и оксид цинка (ZnO).

Бораты обычно используются в качестве замедлителя схватывания для высокотемпературных замедлителей схватывания при BHCT 300 ° F (149 ° C) и выше.При более высоких температурах борат является менее мощным замедлителем схватывания, чем при более низких температурах; однако он оказывает синергетический эффект с другими замедлителями схватывания, такими как лигносульфонаты, в результате чего комбинация обеспечивает лучшее замедление схватывания, чем любой из замедлителей по отдельности. ZnO является сильным замедлителем схватывания при использовании отдельно. Обычно он используется для замедления образования химически расширенных цементов.

Соль как замедлитель схватывания. Вода, содержащая соли с концентрацией более 20% BWOW, оказывает замедляющее действие на цемент.Гелеобразование проявляется в профиле вязкости насыщенных солевых суспензий во время загустевания по внезапному увеличению единиц консистенции Бердена, которые затем выравниваются перед схватыванием. Насыщенные солевые растворы полезны для цементирования через соляные купола. Они также помогают защитить сланцевые секции от оседания и вспучивания во время цементирования и помогают предотвратить образование кольцевых перемычек и возможную потерю циркуляции. Насыщенные солевые цементы также диспергированы, и соль снижает эффективность добавок, снижающих водоотдачу.

Легкие добавки / наполнители

Чистые цементные растворы, приготовленные из цементов API классов A, C, G или H с использованием количества воды, рекомендованного в API Spec. 10A ^[8] будет иметь массу суспензии более 15 фунтов / галлон. Во многих частях мира обычны сильная потеря циркуляции и слабые пласты с низким градиентом трещиноватости. Эти ситуации требуют использования цементных систем низкой плотности, которые снижают гидростатическое давление столба жидкости во время укладки цемента.Следовательно, для снижения веса суспензии используются легкие добавки (также известные как наполнители). Можно использовать несколько различных типов материалов. К ним относятся физические наполнители (глины и органические вещества), пуццолановые наполнители, химические наполнители и газы.

Любой материал с удельным весом ниже, чем у цемента, будет действовать как наполнитель. Эти материалы, как правило, снижают плотность цементных растворов одним из трех способов. Пуццолановые и инертные органические материалы имеют более низкую плотность, чем цемент, и могут использоваться для частичной замены цемента, тем самым снижая плотность твердого материала в суспензии.В случае физических и химических наполнителей они не только имеют более низкую плотность, но также поглощают воду, что позволяет добавлять больше воды в суспензию без образования свободной жидкости или сегрегации частиц. Газы ведут себя по-другому, поскольку они используются для производства вспененного цемента, который имеет исключительно низкую плотность и приемлемую прочность на сжатие.

Во многих легких суспензиях обычно используется комбинация различных типов материалов. Например, пуццолановые и химические наполнители используются или могут использоваться с физическими наполнителями и / или газами.Конструкции пуццолановой суспензии почти всегда содержат бентонит, а газы обычно содержат химический наполнитель для стабилизации пены. Легкие добавки также увеличивают выход суспензии и могут привести к получению экономичной суспензии.

Физические расширители. Это материалы в виде твердых частиц, которые действуют как расширители цемента, увеличивая потребность в воде или уменьшая средний удельный вес сухой смеси. В эту категорию попадают два основных класса материалов: глины и инертные органические материалы.Наиболее часто используемый глинистый материал - бентонит, хотя также используется аттапульгит. Обычно используемые инертные органические материалы - это перлит, гильсонит, молотый уголь и молотый каучук.

Бентонит (гель). Этот наполнитель представляет собой коллоидный глинистый минерал, состоящий преимущественно из монтмориллонита натрия. [ NaAl ₂ (AlSi ₃ O ₁₀ ) • 2OH] . Содержание монтмориллонита в бентоните является определяющим фактором его эффективности в качестве наполнителя; следовательно, это один из двух расширителей, на которые распространяется спецификация API.Бентонит может быть добавлен к цементу любого класса API и обычно используется в сочетании с другими наполнителями. Бентонит используется для предотвращения отделения твердых частиц, уменьшения количества свободной воды, уменьшения потерь жидкости и увеличения выхода суспензии.

Бентонит обычно используется при концентрациях от 1 до 16% BWOC. Он может быть смешан с цементом в сухом виде или предварительно гидратирован в воде для смешивания. При предварительной гидратации эффект предварительно гидратированного 1% BWOC приблизительно равен 3,5% BWOC в сухом виде, но предел текучести намного выше.Для достижения наилучших результатов предварительно гидратированную смесь бентонита и воды следует использовать для смешивания цементного раствора вскоре после завершения предварительной гидратации. Рекомендуется проводить лабораторные испытания для определения надлежащей концентрации геля и процедуры смешивания для предварительно гидратированного бентонита. Бентонит для цемента не должен заменять технический или «грязевой гель». Лигносульфонат обычно используется в качестве диспергатора и замедлителя схватывания в цементах с высоким содержанием геля для снижения вязкости суспензии.

Аттапульгит (солевой гель). Это более эффективный наполнитель, чем бентонит, в морской воде или суспензиях с высоким содержанием соли, но он не регулируется или не имеет спецификации. Аттапульгит, (Mg, Al) ₂ (OH / Si ₄ O ₁₀ ) • 12H ₂ O, состоит из скоплений волокнистых иголок, которые требуют высокого усилия сдвига для диспергирования в воде. Он производит многие из тех же эффектов, что и бентонит, за исключением того, что он не снижает потери жидкости. Недостатком аттапульгита является то, что из-за сходства волокон с волокнами асбеста его использование запрещено в некоторых странах.Доступны гранулированные формы, которые могут быть разрешены в качестве замены.

вспученный перлит. Expanded Perlite - это кремнистое вулканическое стекло, которое подвергается термообработке с образованием пористой частицы, содержащей увлеченный воздух. Это продукт с высокой плавучестью, который требует добавления от 2 до 6% бентонита BWOC для предотвращения отделения от шлама. Из-за его низкой прочности на раздавливание потребность в воде для перлитсодержащих суспензий должна быть увеличена, чтобы обеспечить сжимаемость суспензии в скважинных условиях.Потери объема также должны учитываться при расчете объема заполнения.

Гильсонит. Это асфальтовый материал или твердый углеводород, который встречается только в Юте и Колорадо. Это один из самых чистых битумов природного происхождения. Гильсонит можно использовать с плотностью суспензии всего 11 фунтов / галлон при нормальной концентрации от 5 до 25 фунтов / мешок (sk) цемента, и он закупорит поплавковое оборудование и перекрывает герметичные кольцевые зазоры. Низкая плотность гильсонита является результатом его низкой плотности (1.07 г / см ³ ). Поскольку гильсонит является органическим материалом, он обладает высокой плавучестью и будет всплывать из суспензии, если не будет ингибирован. Бентонит обычно добавляют в концентрации от 2 до 6% для предотвращения образования перемычек в стволе скважины.

Угольный щебень. Дробленый уголь используется для тех же целей, что и гильсонит (т. Е. Для облегчения веса и контроля потери циркуляции). Он обычно используется при концентрациях до 50 фунтов / куб.м цемента. Его плотность немного выше (1,3 г / см ³ ), что требует небольшого увеличения содержания воды.Добавление бентонита для предотвращения расслоения обычно не требуется.

Шлифованная резина. Это недорогая альтернатива гильсониту, которую можно использовать в аналогичных целях. Плотность резиновой смеси немного выше (1,14 г / см ³ ). Физические свойства более изменчивы, чем у гильсонита, и зависят от источника материала. Одним из основных преимуществ измельченной резины является ее низкая стоимость. В настоящее время нет никаких проблем с окружающей средой при использовании резиновой смеси в цементной системе.

Пуццолановые расширители

Ряд пуццолановых материалов доступен для использования в производстве легких цементных растворов. Они могут быть как естественными, так и искусственными и включают зольную пыль, ДЭ, микрокремнезем, метакаолин и гранулированный доменный шлак. По сравнению с другими добавками, пуццолановые материалы обычно добавляют в больших объемах. Зола-унос, например, может быть смешана с цементом при соотношении золы-уноса к цементу в диапазоне от 20:80 до 80:20, исходя из веса «эквивалентного мешка» (то есть, когда мешок с золой-уносом имеет такое же абсолютный объем, как у мешка с цементом).Пуццолановые материалы имеют более низкий удельный вес, чем у цемента, и именно этот более низкий удельный вес дает пуццоланово-портландцементный раствор более низкой плотности, чем портландцементный раствор аналогичной консистенции. В зависимости от плотности пуццолановые цементы также имеют тенденцию давать затвердевший цемент, более устойчивый к воздействию пластовых вод.

Летучая зола. Зола-унос - безусловно, самый широко используемый из пуццолановых материалов. Согласно стандарту ASTM C618, , ^[9] существует два типа летучей золы: класс F и класс C; Класс N относится к натуральным пуццолановым материалам.Однако существует потребность в третьей категории, основанной на характеристиках летучей золы. Стандарт ASTM C618 , ^[9] классифицирует летучую золу на основе комбинированного процентного содержания SiO ₂ + Al ₂ O ₃ + Fe ₂ O ₃ —Класс F, имеющий минимум> 90% и класс C 50%. В действительности, существует гораздо большая взаимосвязь между содержанием CaO и характеристиками. Содержание CaO колеблется от 2 или 3% до 30% от массы летучей золы.«Настоящая» зола-унос класса F имеет содержание CaO менее 10%, тогда как «истинная» зола класса C имеет содержание CaO более 20%. Летучая зола с содержанием CaO от 10 до 20% ведет себя несколько иначе, чем у истинного класса F или класса C. Летучая зола обычно состоит из аморфных стекловидных частиц сферической формы.

Зола-унос ASTM класса F наиболее часто используется при цементировании нефтяных скважин. Именно на эту летучую золу распространяются спецификации API. Основными преимуществами золы-уноса класса F являются ее низкая стоимость и ее распространение во всем мире.Рабочие характеристики летучей золы класса F мало различаются от партии к партии из определенного источника. Однако различия между источниками могут быть значительными, поскольку состав может варьироваться от истинно низкого содержания CaO до 10–20% CaO. Это приводит к значительным отклонениям в эксплуатационных характеристиках, и по этой причине перед использованием необходимо тестировать различные источники летучей золы класса F. Также необходимо определить удельный вес. Некоторые электростанции производят летучую золу класса F с высоким содержанием углерода из-за плохого горения.Их следует избегать при цементировании нефтяных скважин, поскольку они могут вызвать серьезные проблемы гелеобразования. Использование летучей золы класса C в качестве наполнителя для цементирования скважин относительно ограничено. Отчасти это происходит из-за ограниченной доступности летучей золы класса C и значительной вариабельности, которая существует не только между источниками, но и в значительной степени между партиями из данного источника.

Микросферы. Микросферы используются, когда требуется плотность суспензии от 8,5 до 11 фунтов / галлон.Это полые сферы, получаемые как побочный продукт на электростанциях или специально разработанные. Микросферы побочного продукта представляют собой полые стеклянные сферы из летучей золы. Обычно они присутствуют в летучей золе класса F, но обычно в небольших количествах. Однако они получаются в значительных количествах, когда избыточная летучая зола удаляется в отстойники. Полые сферы с низкой плотностью всплывают наверх и разделяются процессом флотации. Эти полые сферы состоят из алюмосиликатных стекол с высоким содержанием кремнезема, типичных для летучей золы, и обычно заполнены смесью дымовых газов, таких как CO ₂ , NO _x и SO _x .Синтетические полые сферы производятся из натриево-известково-боросиликатного стекла и имеют формулу, обеспечивающую высокое отношение прочности к массе - они обычно заполнены азотом. Синтезированные микросферы обеспечивают более однородный состав и демонстрируют лучшую устойчивость к механическому сдвигу и гидравлическому давлению. Основным недостатком большинства микросфер является их склонность к раздавливанию при смешивании и перекачивании, а также при воздействии гидростатического давления, превышающего средний предел прочности на раздавливание.Это может привести к увеличению плотности суспензии, увеличению вязкости суспензии, уменьшению объема суспензии и преждевременной дегидратации суспензии.

Однако эффект измельчения можно свести к минимуму за счет подходящего выбора микросфер. Эти эффекты можно спрогнозировать и учесть при расчетах конструкции шлама для получения шлама, имеющего требуемые характеристики для условий скважины. Легкие системы, включающие микросферы, могут обеспечить отличное развитие прочности и могут помочь контролировать потерю жидкости, осаждение и свободную воду.

Microsilica. Микродиоксид кремния, также известный как микрокремнезем, представляет собой мелкодисперсный диоксид кремния с большой площадью поверхности, который может быть получен в виде жидкости или порошка. В виде порошка он может быть в исходном состоянии, уплотнен или гранулирован. Насыпная плотность уплотненного микрокремнезема составляет от 400 до 500 кг / м ³ . Microsilica обычно имеет удельный вес около 2,2.

Микрокремнезем состоит в основном из стекловидного кремнезема и имеет содержание SiO ₂ от 85 до 95%, что делает его значительно более чистым, чем другие пуццолановые материалы.Также считается, что частицы микрокремнезема придают суспензии полезные физические свойства. Считается, что из-за своей крупности они заполняют пустоты между более крупными частицами цемента, что приводит к образованию плотной твердой матрицы даже до того, как произойдет какая-либо химическая реакция между частицами цемента. Реологические свойства обычно улучшаются при добавлении микрокремнезема, потому что крошечные сферы могут действовать как очень маленькие шарикоподшипники и / или вытеснять часть воды, присутствующей между флокулированными зернами цемента, тем самым увеличивая количество доступной жидкости.Концентрация микрокремнезема может составлять от 3 до 30% BWOC, в зависимости от требуемой суспензии и свойств.

Физические и химические свойства микрокремнезема делают его очень полезным для множества применений, кроме как в качестве наполнителя. К ним относятся повышение прочности на сжатие для низкотемпературного легкого цемента, тиксотропные свойства для цементирования под давлением, потеря циркуляции, миграция газа и степень контроля водоотдачи.

Недостатком микрокремнезема является его стоимость.Первоначально рассматриваемый как отходы, с его увеличившимся использованием в строительной индустрии за последнее десятилетие, он стал больше специализированным химическим веществом. Кроме того, при колебаниях спроса и предложения возникает вопрос о наличии постоянного предложения хорошего источника продукта.

Диатомовая земля. DE - это природный пуццолан, состоящий из скелетов микроорганизмов (диатомовых водорослей), отложившихся в пресной или морской воде.

Химические расширители

Некоторые материалы эффективны в качестве химических наполнителей.В общем, любой материал, который может предсказуемо ускорять и увеличивать концентрацию исходных продуктов гидратации, эффективен как химический наполнитель.

Силикат натрия. Это наиболее часто используемый химический наполнитель для цементных растворов. Силикат натрия в пять-шесть раз эффективнее бентонита при эквивалентной концентрации. В отличие от физических или пуццолановых наполнителей силикат натрия обладает высокой реакционной способностью по отношению к цементу.

Силикат натрия доступен как в сухом, так и в жидком виде, что делает его легко адаптируемым для применения на суше и на море.Твердая форма представляет собой метасиликат натрия (Na ₂ SiO ₃ ), и он обычно смешивается в сухом виде с цементом в концентрации от 1 до 3,5% BWOC при плотностях от 14,2 до 11,5 фунт / галлон. Он не столь эффективен, если растворяется непосредственно в воде для смешивания, если только CaCl ₂ не растворяется в воде первым. Если желательна жидкая система, лучше использовать жидкую форму. Жидкий силикат натрия обычно используется в морской воде с концентрацией от 0,1 до 0,8 галлона / ск цемента при плотности 14.От 2 до 11,5 фунт / галлон. Двумя основными преимуществами силикатов натрия в качестве наполнителей являются их высокий выход и низкая концентрация использования.

Гипс. Полугидратная форма сульфата кальция (CaSO ₄ • 0,5H ₂ O) обычно используется в качестве наполнителя. Обычно он используется при концентрациях 15% BWOC или менее для приготовления тиксотропных суспензий для использования в приложениях, где существуют серьезные проблемы потери циркуляции или где желательны свойства расширения для улучшения сцепления.Типичные составы суспензий для борьбы с потерей циркуляции, BHCT ≤ 125 ° F (52 ° C), содержат от 8 до 12% гипса BWOC с хорошими характеристиками расширения (от 0,2 до 0,4%). Для улучшенного склеивания, где требуется повышенное расширение (от 0,4 до 1%), используется NaCl (≥ 10% BWOW).

Вспененный цемент

Можно приготовить растворы плотностью от 4 до 18 фунтов / галлон с использованием вспененного цемента. Вспененный цемент - это смесь цементного раствора, пенообразователя и газа. Вспененный цемент образуется, когда газ, обычно азот, нагнетается под высоким давлением в базовый раствор, содержащий пенообразователь и стабилизатор пены.Газообразный азот можно рассматривать как инертный, он не вступает в реакцию и не модифицирует образование продуктов гидратации цемента. В особых случаях вместо азота можно использовать сжатый воздух для создания вспененного цемента. В целом, из-за давления, скорости и объемов газа азотное насосное оборудование обеспечивает более надежную подачу газа. В результате образуется чрезвычайно устойчивая легкая суспензия, напоминающая серую пену для бритья. Когда вспененные суспензии правильно перемешиваются и измельчаются, они содержат крошечные дискретные пузырьки, которые не сливаются или не мигрируют.Поскольку образующиеся пузырьки не связаны между собой, они образуют цементную матрицу низкой плотности с низкой проницаемостью и относительно высокой прочностью.

Практически любая работа по цементированию нефтяных скважин может рассматриваться как кандидат на применение вспененного цементирования, включая функции первичного и восстановительного цементирования на суше и на море, а также в вертикальных или горизонтальных скважинах. Несмотря на то, что его конструкция и выполнение могут быть более сложными, чем стандартные работы, вспененный цемент имеет множество преимуществ, позволяющих преодолеть эти проблемы. Вспененный цемент легкий, обеспечивает отличное соотношение прочности и плотности, пластичен, улучшает удаление бурового раствора, расширяется, помогает предотвратить миграцию газа, улучшает зональную изоляцию, обеспечивает контроль водоотдачи, применим для сжатия и закупоривания, изолирует, стабилизирует при высоких значениях температур, совместим с непортландцементами, упрощает логистику добавок, увеличивает объем, имеет низкую проницаемость, устойчив к перетоку и создает синергетический эффект с некоторыми добавками, что улучшает свойства добавки.Недостатком вспененного цемента является необходимость в специализированном цементировочном оборудовании как для полевого применения, так и для лабораторных испытаний.

Утяжелители

Утяжелители или тяжеловесные добавки используются для увеличения плотности суспензии для контроля скважин с высоким давлением. Утяжелители обычно требуются при плотности более 17 фунтов / галлон, когда диспергаторы или диоксид кремния больше не эффективны. Основные требования к утяжелителям заключаются в том, чтобы удельный вес был больше, чем у цемента, гранулометрический состав был постоянным, они имели низкую потребность в воде, были химически инертными в цементном растворе и не мешали каротажным инструментам.

Гематит (Fe ₂ O ₃ ). Это наиболее часто используемый утяжелитель. Гематит - это природный минерал кирпично-красного цвета с тусклым металлическим блеском. Он содержит около 70% железа. Удельный вес гематита колеблется от 4,9 до 5,3, в зависимости от чистоты, и он имеет твердость по Моосу приблизительно 6.

Ильменит (FeO TiO ₂ ). Он не так часто используется, как гематит, хотя имеет некоторые преимущества перед гематитом. Ильменит - это природный минерал от черного до темно-коричневато-черного цвета с субметаллическим блеском, содержащий примерно 37% железа. По внешнему виду он напоминает магнетит, но имеет лишь слабые магнитные свойства. Удельный вес колеблется от 4,5 до 5, в зависимости от чистоты, и твердость по шкале Мооса от 5 до 6.

Хаусманнит (Mn ₃ O ₄ ). Хаусманнит все чаще используется из-за его уникальных свойств, устраняющих многие недостатки, присущие другим утяжелителям. Хаусманнит - это темно-коричнево-черный материал, который является побочным продуктом перерабатывающей промышленности. Диапазон удельного веса или твердости по Моосу точно не установлен. Благодаря размеру частиц и уникальным характеристикам смачивания, материал может суспендироваться в воде для смешивания с концентрацией до 40 мас.% При минимальном перемешивании, обеспечивая жидкий утяжелитель.Поскольку средний размер частиц гаусманнита намного меньше, чем у цемента, он позволяет материалу вписываться в матрицу пор цемента, вытесняя увлеченную воду, что приводит к более низкой вязкости и значительно более стабильной суспензии. Основным недостатком является то, что он доступен не во всех географических регионах, поэтому дополнительные расходы на доставку могут сделать его слишком дорогим.

Барит (BaSO ₄ ) Барит обычно не используется при цементировании в качестве утяжелителя из-за его большой площади поверхности и высокого водопотребления.Это мягкий светло-серый неметаллический материал природного происхождения. Удельный вес колеблется от 4,0 до 4,5, в зависимости от чистоты, а твердость по шкале Мооса составляет от 2,5 до 3,5.

Диспергенты

Диспергаторы, также известные как уменьшители трения, широко используются в цементных растворах для улучшения реологических свойств, связанных с текучестью раствора. Диспергаторы используются в основном для снижения давления на трение цементных растворов, когда они закачиваются в скважину.Преобразование давления трения суспензии во время закачки снижает скорость закачки, необходимую для получения турбулентного потока для конкретных условий скважины, снижает давление закачки на поверхности и мощность, необходимую для закачки цемента в скважину, и снижает давление, оказываемое на слабые пласты, что может препятствовать циркуляции убытки.

Еще одно преимущество диспергаторов состоит в том, что они позволяют получать суспензии с высоким соотношением твердых веществ к воде и хорошими реологическими свойствами. Этот фактор был использован при разработке суспензий с высокой плотностью до примерно 17 фунтов на метр / галлон без необходимости использования утяжеляющей добавки.Эту концепцию также можно использовать для разработки суспензий с низкой плотностью, в которых содержание твердых веществ с высоким содержанием твердых частиц включает легкие наполнители.

Диспергенты тщательно изучены. Принято считать, что диспергаторы минимизируют или предотвращают флокуляцию частиц цемента, поскольку диспергатор адсорбируется на частицах гидратационного цемента, вызывая отрицательный заряд поверхности частиц и отталкивание друг друга. Вода, которая в противном случае была бы захвачена флокулированной системой, также становится доступной для дополнительной смазки суспензии.

Полисульфированный нафталин (PNS). Это самый распространенный диспергатор; он доступен в виде соли кальция и / или натрия и может быть получен как в твердой, так и в жидкой форме. Коммерческая жидкая форма обычно имеет содержание твердых веществ приблизительно 40%. Преимущество использования PNS заключается в том, что могут быть получены улучшенные реологические свойства, а суспензии могут перекачиваться с пониженным давлением трения. PNS также позволяет создавать суспензии с более высоким соотношением твердых веществ и воды с улучшенными свойствами.

Гидроксикарбоновые кислоты. Эти кислоты, например лимонная кислота, могут использоваться в качестве основного диспергатора в пресноводных суспензиях при более высоких температурах (BHCT ≥ 200 ° F). Обычно это выгодно для цементов с высоким содержанием свободной щелочи ( > 0,75%), чтобы компенсировать их замедляющие свойства. Лимонная кислота также используется в качестве диспергатора в цементных растворах с соленой и морской водой. Концентрация использования ограничена желаемой температурой и временем загустения, хотя концентрации равны 0.Обычно достаточно от 5 до 1,0% BWOC.

Добавки для контроля водоотдачи (FLA)

FLA используются для поддержания постоянного объема жидкости в цементном растворе, чтобы гарантировать, что рабочие характеристики раствора остаются в приемлемом диапазоне. Изменчивость каждого из этих параметров зависит от содержания воды в суспензии. Например, если содержание воды больше, чем предполагалось, обычно происходит следующее: время загустевания, потеря жидкости, свободной жидкости, седиментации, проницаемости и пористости будут увеличиваться; а плотность, вязкость и прочность на сжатие будут уменьшены.Если содержание воды меньше заданного, обычно происходит обратное. Величина изменения напрямую связана с количеством жидкости, потерянной из суспензии. Поскольку предсказуемость характеристик обычно является наиболее важным параметром в операции цементирования, значительное внимание было уделено механическому контролю плотности цементного раствора во время смешивания раствора для обеспечения воспроизводимости. Эквивалентное значение имеет плотность суспензии во время вытеснения, которая напрямую связана с контролем потери жидкости.

Цементные суспензии - это коллоидные суспензии, состоящие из различных твердых и жидких фаз. Во время операции цементирования существует несколько возможностей для отделения жидкой фазы от цементного раствора. Это может произойти, когда суспензия проходит через небольшие отверстия или порты и внутри кольцевого пространства. Когда суспензия проходит через отверстия, жидкая фаза может ускоряться, что приводит к образованию мостиков между частицами. В кольцевом пространстве ствола скважины жидкость может вытесняться из суспензии, когда она проходит через суженные участки или в пласт, что приводит к увеличению ECD, что может привести к разрыву пласта (потеря циркуляции) или мгновенному схватыванию (дегидратация).После размещения жидкая фаза фильтруется до проницаемых пластов, что приводит к уменьшению объема суспензии и эффективного гидростатического давления, создавая возможность миграции пластовой жидкости в цементный столб и через него. Следовательно, FLA используются для предотвращения сегрегации твердых частиц во время размещения и для управления скоростью утечки жидкости в статическом состоянии.

Чистые цементные растворы обычно показывают неконтролируемую потерю жидкости по API не менее 1500 см. ³ /30 мин.Это значение является чрезмерным для большинства операций по цементированию, где встречаются проницаемые пласты или где будут использоваться длинные колонны цемента. Величина контроля водоотдачи, необходимая для конкретной операции, широко варьируется и в значительной степени зависит от плотности суспензии, содержания воды, свойств пласта и кольцевого зазора.

Некоторые материалы эффективны как FLA. Материалы, которые используются в настоящее время, можно условно разделить на две группы в соответствии с их характеристиками растворимости: водонерастворимые и водорастворимые.За исключением бентонита, нерастворимые в воде материалы представляют собой полимерные смолы. Все нерастворимые в воде материалы действуют как понизители проницаемости. Водорастворимые материалы представляют собой модифицированные природные полимеры, целлюлозы и полимеры на винилиновой основе. Все полимерные материалы, не растворимые в воде или растворимые в воде, являются синтетическими (искусственными) материалами. Действие FLA зависит от их растворимости. Нерастворимые в воде вещества действуют за счет снижения проницаемости образовавшейся фильтровальной корки.

.

Проектирование размещения первичного цементирования - PetroWiki

Большинство работ по первичному цементированию выполняются путем закачки раствора вниз по обсадной колонне и вверх по затрубному пространству; однако модифицированные методы могут использоваться в особых ситуациях. Эти методы:

• Цементирование через трубу и обсадную колонну (метод нормального вытеснения)
• Стадия цементирования (для скважин с критическим градиентом трещиноватости)
• Цементирование внутренней колонны НКТ (для труб большого диаметра)
• Цементирование наружного или межтрубного пространства через НКТ (для поверхностных труб или больших обсадных труб)
• Цементирование с обратной циркуляцией (для критических пластов)
• Цементирование с отсроченным схватыванием (для критических пластов и для улучшения заложения)
• Многоколонное цементирование (для НКТ малого диаметра)

Цементирование через трубы и обсадные трубы

Проводящие, поверхностные, защитные и эксплуатационные колонны обычно цементируются одноступенчатым методом, который осуществляется путем прокачки цементного раствора через башмак обсадной колонны с использованием верхней и нижней пробок.Существуют различные типы головок для непрерывного цементирования, а также специальные адаптеры для вращающейся или возвратно-поступательной обсадной колонны.

Стадия цементирования

Стадия цементирования используется для обеспечения заполнения и герметизации кольцевого пространства через выбранные интервалы, когда невозможно выполнить ни одно из следующих цементирований:

• Непрерывный одноступенчатый
• Поводок и хвост
• Легкие (пенопласт, керамические шарики и т. Д.)

Инструменты для ступенчатого цементирования

Инструменты для поэтапного цементирования или инструменты с дифференциальным клапаном (DV) используются для цементирования нескольких секций за одной и той же обсадной колонной или для цементирования критически длинной секции в несколько этапов.Поэтапное цементирование может снизить загрязнение бурового раствора и уменьшить возможность высокой потери фильтрата или разрушения пласта, вызванного высоким гидростатическим давлением, которое часто является причиной потери циркуляции.

Сценический инструмент устанавливается в определенной точке обсадной колонны при спуске обсадной колонны в скважину. Первая (или нижняя) ступень цементирования закачивается через инструмент до конца обсадной колонны и вверх по затрубному пространству до расчетного объема (высоты) заполнения. Когда этот этап завершен, запорная или байпасная пробка может быть опущена или закачана в обсадную колонну для герметизации инструмента ступени.Затем используется свободно падающая пробка или дротик для откачки для гидравлической установки инструмента ступени и открытия боковых отверстий, позволяя перемещать вторую ступень цементирования (верхнюю ступень) над инструментом. Заглушка используется для закрытия скользящей муфты над боковыми отверстиями в конце второй ступени и служит обратным клапаном, чтобы удерживать цемент от U-образной трубы выше и обратно через инструмент.

Цементирование вытеснительной ступени

Метод ступенчатого цементирования с вытеснением используется, когда цемент должен быть размещен во всем затрубном пространстве от нижней части обсадной колонны до ступенчатого инструмента или над ним.Метод смещения часто используется в глубоких или наклонных отверстиях, в которых свободно падающей пробке требуется слишком много времени, чтобы достичь инструмента.

Объемы жидкости (буровой раствор, буфер, цемент) должны быть точно рассчитаны и подготовлены в точках, а плотности должны быть тщательно измерены, чтобы предотвратить чрезмерное или недостаточное смещение первой ступени.

• Чрезмерное смещение может привести к неправильному открытию инструмента для применения второй (верхней) ступени, что приведет к избыточному давлению или сбою в работе.
• Недосмещение создает зазор (пустоту) в цементной колонне на ступенчатом инструменте, что приводит к плохой зональной изоляции.

Двухступенчатое цементирование

Двухэтапное цементирование - наиболее широко используемый метод многоступенчатого цементирования. Однако, когда цементный раствор необходимо распределить по длинной колонне, а условия в скважине не позволяют циркулировать в одну или две стадии, можно использовать трехступенчатый метод. Выполняются те же шаги, что и в двухэтапных методах, за исключением того, что есть дополнительный этап. Очевидно, что чем больше этапов используется в приложении, тем сложнее становится работа. Хотя много лет назад ступенчатое цементирование было очень популярно, новые технологии пористого цемента и невспененного сверхлегкого цемента успешно снизили потребность в многоступенчатом цементировании во многих операциях.

Цементирование внутренней колонны

При цементировании трубы большого диаметра в качестве внутренней колонны для укладки цемента обычно используются НКТ или бурильная труба. Эта процедура сокращает время цементирования и объем цемента, необходимый для выбивания пробки. В этом методе используются модифицированные поплавковые башмаки, направляющие башмаки или дефлекторное оборудование с уплотнительными адаптерами, прикрепленными к трубе малого диаметра. Цементирование через внутреннюю колонну позволяет использовать цементировочные пробки малого диаметра. Если обсадная колонна оборудована обратным клапаном или перегородкой с защелкой, внутренняя колонна может быть отсоединена и извлечена из обсадной колонны, как только заглушка будет установлена ​​на место, пока ведутся приготовления к более глубокому бурению.

Цементирование наружного или затрубного пространства

Метод, обычно используемый на проводнике или поверхностной обсадной колонне для вывода верхней части цемента на поверхность, заключается в закачке цемента через насосно-компрессорные трубы или участок трубопровода малого диаметра между обсадными колоннами или между обсадной колонной и скважиной. Этот метод иногда используется для лечебных работ. Обсадные трубы могут быть повреждены, когда газовые пески заряжаются под высоким давлением из окружающих скважин. В таких случаях цементирование кольцевого пространства между колоннами через соединение обсадной колонны может привести к ремонту обсадной колонны.

Цементирование с обратной циркуляцией

Метод цементирования с обратной циркуляцией включает закачку суспензии в затрубное пространство и вытеснение бурового раствора обратно через обсадную колонну. Необходимо модифицировать поплавковое оборудование, оборудование для дифференциальной заправки и устьевую арматуру. Этот метод используется, когда цементный раствор нельзя перекачивать в турбулентном потоке без разрушения слабых зон над башмаком обсадной колонны. Обратная циркуляция позволяет использовать более широкий диапазон составов цементного раствора, поэтому более тяжелый или более замедленный цемент может быть помещен в нижнюю часть обсадной колонны, а более легкий или ускоренный цемент может быть размещен в верхней части затрубного пространства.Перед спуском обсадной колонны необходимо провести кавернометрические исследования, чтобы определить необходимый объем цемента и минимизировать перемещение.

Цементирование с отсроченным схватыванием

Цементирование с отсроченным схватыванием заключается в помещении цементного раствора с замедленным схватыванием, содержащего добавку для контроля фильтрации, в ствол скважины перед спуском обсадной колонны. Этот метод может помочь получить более однородную цементную оболочку вокруг обсадной колонны, чем это возможно с помощью традиционных методов.

1. Цемент укладывается закачкой вниз по бурильной трубе и вверх по затрубному пространству.
2. Затем бурильную трубу удаляют из скважины, обсадную колонну или хвостовик герметизируют на забое и опускают в незатвердевший цементный раствор.
3. После того, как цементный раствор застынет, скважину можно заканчивать традиционными методами.

Цементирование с отсроченным схватыванием

Этот метод использовался в скважинах с безтрубным заканчиванием, путем помещения суспензии на одну колонну и опускания нескольких колонн НКТ в незатвердевший цемент. Когда обсадная колонна погружается в цементный раствор, буровой раствор, оставшийся в затрубном пространстве, смешивается с цементным раствором.Хотя это и не идеально, но предпочтительнее оставлять буровой раствор в кольцевом пространстве в виде канала или кармана. Цементный раствор с замедленным схватыванием допускает продолжительное возвратно-поступательное движение обсадной колонны, что с большей вероятностью обеспечит однородную цементную оболочку.

Недостаток цементирования с замедленным схватыванием

Недостатком цементирования с отсроченным схватыванием является увеличенное время контакта воды и нефти (WOC), что может быть дорогостоящим, если буровая установка остается на месте, пока цемент схватывается и набирает прочность.Если буровая установка может быть перемещена с места, а установка для ремонта скважины может завершить скважину, стоимость может быть снижена.

Многоколонное цементирование

Заканчивание с несколькими обсадными колоннами используется, когда одинарное или обычное заканчивание не является экономически привлекательным. Когда в колодец помещается несколько колонн, каждая колонна обычно запускается независимо, и самая длинная колонна высаживается первой. Первая струна устанавливается на подвеске и проходит до запуска второй струны. После того, как вторая струна попадает в вешалку, она перемещается, пока третья струна проходит.В областях, где потеря циркуляции является известной проблемой, цемент можно залить через самую длинную обсадную колонну. После того, как заполнение цементом установлено, оставшуюся часть ствола скважины заполняют цементным раствором через более короткую колонну.

Часто используются центраторы, по одному на стык от 100 футов выше до 100 футов ниже продуктивных зон. Другое оборудование для обсадных труб в этих скважинах малого диаметра включает посадочные кольца для цементных заглушек, полностью открывающиеся направляющие башмаки и скребки с ограниченным вращением для разовых заканчиваний.Все поплавковое оборудование, центраторы и скребки должны проходить через узел подвески в головке обсадной колонны.

Другие факторы, учитываемые при проектировании цементного раствора, аналогичны тем, которые учитывались при проектировании раствора для одиночной колонны труб. Цемент обычно закачивается по самым длинным колоннам одновременно, хотя это не обязательно. Холостые колонны могут находиться под давлением от 1000 до 2000 фунтов на квадратный дюйм во время цементирования для защиты от:

• Утечка
• Термическое изгибание
• Обрушение

Цементирование скважин высокого давления / высоких температур

Последние технологические достижения позволили производить резервуары, которые когда-то считались слишком дорогими и рискованными, чтобы быть коммерчески жизнеспособными.Конструкции для этих скважин должны выдерживать высокие температуры и давления, а также часто встречающиеся агрессивные газы, такие как H ₂ S и CO ₂ . Заканчивание, выполняемое в коллекторах с высоким давлением / высокой температурой (HP / HT), является одним из самых дорогих в отрасли. Высокая стоимость заканчивания делает необходимым успешное цементирование обсадной колонны скважины при первичном цементировании и устраняет необходимость в ремонтном цементировании. Коллекторы HP / HT характеризуются глубиной коллектора более 15 000 футов, пластовым давлением более 15 000 фунтов на квадратный дюйм и температурой пластовой жидкости от 300 до 500 ° F.

Чтобы обеспечить оптимальную зональную изоляцию, необходимо учитывать не только первичные работы по цементированию, но также и долгосрочные последствия различных операций после укладки, которые могут оказывать давление на затвердевший цемент. При первоначальном цементировании работа должна быть рассчитана на полное вытеснение бурового раствора и предотвращение миграции газа и потери жидкости. После завершения первоначальных цементных работ воздействие напряжения на протяжении всего срока службы скважины определит будущую жизнеспособность цементной оболочки.

В большинстве скважин хвостовик или эксплуатационная колонна являются наиболее важным компонентом.В скважинах высокого и высокого давления колонна-кондуктор может подвергаться большей нагрузке, и все секции скважины могут подвергаться изменениям пласта, температуры и давления, превышающим нормальные; следовательно, скважину следует исследовать с точки зрения целостности скважины.

Характеристики скважины определяют свойства и производительность цементного раствора. Тщательный и тщательный анализ этих характеристик важен для разработки эффективного цементного раствора и обеспечения правильного размещения.Инженеры должны объединить отдельные переменные для разработки проекта полного цементирования.

Рекомендации по улучшению результатов цементирования:

• Кондиционирование бурового раствора для разрушения его гелевой структуры, тем самым снижая его вязкость и улучшая подвижность.
• Используйте движение трубы, чтобы выбить карманы застывшего неподвижного бурового раствора.
• Используйте механические скребки и очистители стен, чтобы максимизировать эффективность движения трубы, поскольку они могут вывести излишки бурового раствора.
• Централизовать трубу в «критических» зонах и рядом с ними. Рекомендуемый зазор корпуса составляет не менее 70%. Хороший зазор между трубами помогает увеличить удаление бурового раствора, тем самым уравновешивая силы, оказываемые цементом, текущим вверх по затрубному пространству.
• Используйте максимально возможную производительность насоса, чтобы получить максимальную эффективность вытеснения.
• Используйте прокладки и / или промывки для изоляции разнородных жидкостей и предотвращения потенциальных проблем загрязнения.
• Используйте буровой раствор с реологией, которая обеспечивает эффективное удаление бурового раствора без повышения эквивалентной плотности циркуляции (ECD) до неприемлемого уровня.
• Используйте достаточно проставки и / или промывки, чтобы обеспечить необходимое время контакта (контакт от 7 до 10 минут и от 500 до 1000 футов кольцевого пространства).

Список литературы

См. Также

Цементные работы

Восстановительное цементирование

PEH: Цементирование

Интересные статьи в OnePetro

Внешние ссылки

.

---

Смотрите также

• 
  Уход за фуксией
• 
  Схема подключения бойлера к водопроводу в квартире
• 
  Наушники из чего состоят
• 
  Как оформить дарственную на дом
• 
  Отведение грунтовых вод с участка
• 
  Каркасный дом или из бруса что лучше
• 
  Что растет на клумбе рисунок
• 
  Элементы сайдинга и их применение
• 
  Поливинилацетатная водоэмульсионная краска технические характеристики
• 
  Камелия уход и выращивание в домашних условиях
• 
  Какие сварочные аппараты лучше для дома